JP7829341B2 - Anomaly detection device, anomaly detection system, anomaly detection method, and program - Google Patents
Anomaly detection device, anomaly detection system, anomaly detection method, and programInfo
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Description
本開示は、異常検知装置、異常検知システム、異常検知方法およびプログラムに関する。 This disclosure relates to an anomaly detection device, an anomaly detection system, an anomaly detection method, and a program.
特許文献1には、複数の異常判定手法を用いて、プラントの異常を監視する異常監視システムが開示されている。このシステムでは、例えば、MT法、K近傍法、ニューラルネットワーク法、一般化線形法、SVM法、ランダムフォレスト法などの手法ごとに異常を検知する検知モデルを構築し、各検知モデルによって異常検知を行う。そして、各検知モデルの検知結果に対して重みを付して、総合的な正常、異常の判定を行う。例えば、検知モデル1~4について、検知モデル1にはa、検知モデル2にはb、検知モデル3にはc、検知モデル4にはdの重みを付し、検知モデル1~2が正常と判定し、検知モデル3~4が異常と判定した場合、a+b>c+dであればプラントは正常と判定され、a+b<c+dであれば、プラントは異常と判定される。 Patent Document 1 discloses an anomaly monitoring system that monitors plant abnormalities using multiple anomaly detection methods. This system constructs detection models for each method, such as the MT method, K-nearest neighbor method, neural network method, generalized linear method, SVM method, and random forest method, and performs anomaly detection using each detection model. Weights are then assigned to the detection results of each detection model to make an overall determination of normal or abnormal. For example, for detection models 1 to 4, weights a is assigned to detection model 1, b to detection model 2, c to detection model 3, and d to detection model 4. If detection models 1 and 2 determine the plant is normal, and detection models 3 and 4 determine it is abnormal, then if a + b > c + d, the plant is determined to be normal; if a + b < c + d, the plant is determined to be abnormal.
ここで、検知モデルAによる異常判定が、例えば、次のような処理によって行われるとする。即ち、検知モデルAは、プラントで計測された8種類の信号1~8を取得する。そして、それらのうちの信号1~3の実測値から信号4の値を推定し、信号5~7の実測値から信号8の値を推定する。そして、信号4の推定値と実測値の偏差が閾値以上であるか、又は、信号8の推定値と実測値の偏差が閾値以上であれば異常と判定する。さらに、例えば、信号4の実測値の傾向として、ばらつきが大きいという性質が認められるとする。すると、本当は信号4の値は正常であるが、ばらつきが大きいという性質のために信号4についての推定値と実測値の偏差が閾値以上となり、結果として検知モデルAが、異常と判断することが生じ得る。特許文献1の方法によれば、このようなリスクを勘案して、検知モデルAに対する重み付けを行うものと理解できるが、検知モデルA自体の誤検知を抑制することはできない。例えば、信号4の不安定さに起因する誤検知に配慮して検知モデルAに対して比較的小さな重みを付す場合、検知モデルAが正しく異常を検知した場合であっても、その判断が軽視されるおそれがある。これに対し、異常検知に用いるモデルに対してではなく、異常検知に用いる信号について重み付けして異常の判定を行うことができれば、より精度の高い異常検知を行うことができると考えられる。例えば、上記例の検知モデルAが、1)信号4に基づいて異常と判定する場合と、2)信号8に基づいて異常と判定する場合と、3)信号4および信号8に基づいて異常と判定する場合とで、その判定結果に対して異なる重みを付すことができれば(例えば、1)より2)、2)より3)の方が異常の可能性が高いと評価できるような重み付けを付す。)、より精度の高い異常検知に繋がると考えられる。 Here, let's assume that the anomaly detection by detection model A is performed by the following process, for example. That is, detection model A acquires eight types of signals 1 to 8 measured at the plant. Then, it estimates the value of signal 4 from the measured values of signals 1 to 3, and estimates the value of signal 8 from the measured values of signals 5 to 7. Then, if the deviation between the estimated value and the measured value of signal 4 is greater than or equal to a threshold, or if the deviation between the estimated value and the measured value of signal 8 is greater than or equal to a threshold, it is determined to be an anomaly. Furthermore, let's assume, for example, that the measured value of signal 4 has a tendency to have a large variability. In that case, even though the value of signal 4 is actually normal, due to the large variability, the deviation between the estimated value and the measured value for signal 4 may exceed the threshold, and as a result, detection model A may determine that it is an anomaly. According to the method of Patent Document 1, it can be understood that weighting is performed on detection model A taking such risks into consideration, but it is not possible to suppress false detections by detection model A itself. For example, if detection model A is given a relatively small weight to account for false positives due to the instability of signal 4, there is a risk that detection model A's correct detection of an anomaly may be overlooked. In contrast, if the anomaly determination is weighted based on the signal used for anomaly detection, rather than the model itself, it is believed that more accurate anomaly detection can be achieved. For instance, if detection model A in the above example could assign different weights to its determination results depending on whether it determines an anomaly based on 1) signal 4, 2) signal 8, or 3) both signal 4 and signal 8 (for example, weighting such that 2) is considered more likely to indicate an anomaly than 1), and 3) is considered more likely to indicate an anomaly than 2), it is believed that this would lead to more accurate anomaly detection.
異常検知に用いるモデルに対してではなく、異常検知に用いる信号について重み付けして異常の判定を行うことができれば、より精度の高い異常検知を行うことができると考えられる。 It is believed that more accurate anomaly detection can be achieved by weighting the signals used for anomaly detection, rather than weighting the models used for anomaly detection.
本開示は、上記課題を解決することができる異常検知装置、異常検知システム、異常検知方法およびプログラムを提供する。 This disclosure provides an anomaly detection device, an anomaly detection system, an anomaly detection method, and a program that can solve the above-mentioned problems.
本開示の異常検知装置は、プラントの状態を示す複数の信号を取得する信号取得部と、前記複数の信号のうち閾値の範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定する設定部と、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記閾値と比較して、前記閾値の範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定する異常判定部と、を有する。前記設定部は、複数の前記信号の各々について、所定の推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差を計算し、複数の前記信号のうち、前記偏差の標準偏差が所定の第1閾値以上の前記信号と、前記第1閾値未満の前記信号と、に分類し、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より多い場合、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より少ない場合と比較して、同じ前記信号の数に対してより小さな前記異常レベルを設定してもよい。前記設定部は、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の前記信号についての複数のデータ点を有する学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号ごとの推定値と前記学習データに含まれる前記信号の実測値の偏差に基づいて、前記偏差が所定の第2閾値を超える前記データ点の割合が所定値を超えるかどうかを前記信号ごとに判定し、前記所定値を超えた前記信号の数を算出して、算出した前記信号の数を、第1の前記許容範囲外となる前記信号の数である第1信号数として設定し、複数の前記信号の全体の信号数から前記第1信号数を減算した値を等分して端数を繰り上げた値を、第2の前記許容範囲外となる前記信号の数である第2信号数として設定し、前記許容範囲外となる前記信号の数が前記第1信号数以上で且つ前記第2信号数未満となったときの前記異常レベルには、前記プラントの異常を誤検知している可能性があることを考慮して定められた所定の値を設定してもよい。
また、本開示の異常検知装置は、プラントの状態を示す複数の信号を取得する信号取得部と、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係を設定する設定部と、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と、前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係の設定とに基づいて、算出した前記信号の数が含まれる前記範囲に対応する前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定する異常判定部と、を有し、前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係は、前記複数の信号に、値のばらつきの大きい前記信号がいくつ含まれているかに応じて設定され、前記対応関係において設定される前記異常レベルは、前記範囲に含まれる数の前記信号の値が前記許容範囲外となることが、どの程度の可能性で前記プラントの状態が異常となっていることを示すか、に対する重み付けであり、前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が所定の数だけ含まれる場合と、前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が含まれない場合と、を比較した場合、前記所定の数以下の前記範囲に対して、ばらつきが大きい信号が前記所定の数だけ含まれる場合よりも、ばらつきが大きい信号が含まれない場合の方が大きな異常レベルが設定される。
The abnormality detection device of this disclosure includes: a signal acquisition unit that acquires a plurality of signals indicating the state of a plant; a setting unit that sets an abnormality level corresponding to the number of signals that fall outside a threshold range among the plurality of signals; and an abnormality determination unit that compares the plurality of signals with a threshold predetermined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the threshold range, calculates an abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level, and determines an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level. The setting unit calculates the deviation between the estimated value of the signal estimated by a predetermined estimation model and the measured value of the signal for each of the plurality of signals, classifies the plurality of signals into signals whose standard deviation of the deviation is greater than or equal to a predetermined first threshold and signals whose standard deviation is less than the first threshold, and may set a smaller abnormality level for the same number of signals compared to the case where the number of signals greater than or equal to the first threshold is greater than the number of signals less than the first threshold. The setting unit, upon inputting learning data having multiple data points for multiple signals used to construct the estimation model into a predetermined estimation model, determines for each signal whether the percentage of data points whose deviation exceeds a predetermined second threshold exceeds a predetermined value, based on the deviation between the estimated value for each signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal included in the learning data, calculates the number of signals that exceed the predetermined value, sets the calculated number of signals as the first number of signals which are outside the first acceptable range, divides the value obtained by subtracting the first number of signals from the total number of signals of the multiple signals equally and rounds up the fractional part, and sets the second number of signals which are outside the second acceptable range, a predetermined value determined considering the possibility of false detection of an abnormality in the plant, may be set as the abnormality level when the number of signals outside the acceptable range is equal to or greater than the first number of signals and less than the second number of signals.
Furthermore, the abnormality detection device of this disclosure includes: a signal acquisition unit that acquires a plurality of signals indicating the state of the plant; a setting unit that sets a correspondence between the range of the number of signals whose values are outside the permissible range and the abnormality level; an abnormality determination unit that compares the plurality of signals with the permissible range defined for each of the signals to calculate the number of signals that are outside the permissible range, calculates the abnormality level corresponding to the range that includes the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the correspondence between the range of the number of signals and the abnormality level, and determines an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level , wherein the correspondence between the range of the number of signals that are outside the permissible range and the abnormality level The abnormality level is set according to how many of the multiple signals have a large variation in value, and the abnormality level set in the correspondence is a weighting of how likely it is that the values of the number of signals included in the range are outside the allowable range, and when comparing the case in which a predetermined number of signals have a large variation with the case in which no signals have a large variation among the multiple signals, a higher abnormality level is set for the case in which no signals have a large variation than for the case in which a predetermined number of signals have a large variation in the range below the predetermined number.
本開示の異常検知システムは上記の異常検知装置と、通知装置と、を含み、前記通知装置は、前記異常検知装置が検知した異常に係る情報を取得する取得部と、通知対象とする異常の設定を受け付ける設定部と、前記取得部が取得する異常に係る情報が、前記通知対象とする異常を含む場合に、前記通知対象とする異常を通知する通知部と、を備える。 The anomaly detection system of this disclosure includes the anomaly detection device and a notification device, the notification device comprising: an acquisition unit that acquires information relating to an anomaly detected by the anomaly detection device; a setting unit that accepts the setting of anomalies to be notified; and a notification unit that notifies the anomaly to be notified when the information relating to the anomaly acquired by the acquisition unit includes the anomaly to be notified.
本開示の異常検知方法は、プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、を有する。前記設定するステップでは、複数の前記信号の各々について、所定の推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差を計算し、複数の前記信号のうち、前記偏差の標準偏差が所定の第1閾値以上の前記信号と、前記第1閾値未満の前記信号と、に分類し、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より多い場合、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より少ない場合と比較して、同じ前記信号の数に対してより小さな前記異常レベルを設定してもよい。前記設定するステップでは、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の前記信号についての複数のデータ点を有する学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号ごとの推定値と前記学習データに含まれる前記信号の実測値の偏差に基づいて、前記偏差が所定の第2閾値を超える前記データ点の割合が所定値を超えるかどうかを前記信号ごとに判定し、前記所定値を超えた前記信号の数を算出して、算出した前記信号の数を、第1の前記許容範囲外となる前記信号の数である第1信号数として設定し、複数の前記信号の全体の信号数から前記第1信号数を減算した値を等分して端数を繰り上げた値を、第2の前記許容範囲外となる前記信号の数である第2信号数として設定し、前記許容範囲外となる前記信号の数が前記第1信号数以上で且つ前記第2信号数未満となったときの前記異常レベルには、前記プラントの異常を誤検知している可能性があることを考慮して定められた所定の値を設定してもよい。
また、本開示の異常検知方法は、プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係を設定するステップと、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と、前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係の設定とに基づいて、算出した前記信号の数が含まれる前記範囲に対応する前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、を有し、前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係は、前記複数の信号に、値のばらつきの大きい前記信号がいくつ含まれているかに応じて設定され、前記対応関係において設定される前記異常レベルは、前記範囲に含まれる数の前記信号の値が前記許容範囲外となることが、どの程度の可能性で前記プラントの状態が異常となっていることを示すか、に対する重み付けであり、前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が所定の数だけ含まれる場合と、前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が含まれない場合と、を比較した場合、前記所定の数以下の前記範囲に対して、ばらつきが大きい信号が前記所定の数だけ含まれる場合よりも、ばらつきが大きい信号が含まれない場合の方が大きな異常レベルが設定される。
The abnormality detection method of this disclosure includes the steps of: acquiring a plurality of signals indicating the state of a plant; setting an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside an acceptable range among the plurality of signals; comparing the plurality of signals with the acceptable range defined for each of the signals to calculate the number of signals that are outside the acceptable range; calculating the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level. In the setting step, for each of the plurality of signals, the deviation between the estimated value of the signal estimated by a predetermined estimation model and the measured value of the signal is calculated, and the plurality of signals are classified into signals whose standard deviation of the deviation is greater than or equal to a predetermined first threshold and signals whose standard deviation is less than the first threshold, and if the number of signals whose standard deviation is greater than or equal to the first threshold is greater than or equal to the number of signals whose standard deviation is less than the first threshold, a smaller abnormality level may be set for the same number of signals compared to the case where the number of signals whose standard deviation is greater than or equal to the first threshold is less than or equal to the number of signals whose standard deviation is less than the first threshold. In the setting step, when a predetermined estimation model is input to a predetermined estimation model, learning data having multiple data points for multiple signals used to construct the estimation model is used to determine whether the percentage of data points whose deviation exceeds a predetermined second threshold exceeds a predetermined value, based on the deviation between the estimated value for each signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal included in the learning data, the number of signals whose deviation exceeds the predetermined value is calculated, and the calculated number of signals is set as the first number of signals which is outside the first acceptable range, and the value obtained by subtracting the first number of signals from the total number of signals of the multiple signals is divided equally and rounded up is set as the second number of signals which is outside the second acceptable range, and the abnormality level when the number of signals which is outside the acceptable range is greater than or equal to the first number of signals and less than the second number of signals may be set to a predetermined value determined considering the possibility that an abnormality in the plant may be falsely detected.
Furthermore, the abnormality detection method of this disclosure includes the steps of: acquiring a plurality of signals indicating the state of the plant; setting a correspondence between the range of the number of signals whose values are outside the acceptable range and the abnormality level; comparing the plurality of signals with the acceptable range defined for each of the signals to calculate the number of signals that are outside the acceptable range; calculating the abnormality level corresponding to the range that includes the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the correspondence between the range of the number of signals and the abnormality level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level, wherein the correspondence between the range of the number of signals that are outside the acceptable range and the abnormality level is The abnormality level set in the correspondence is determined according to how many of the multiple signals have a large variation in value, and is weighted to indicate the likelihood that the value of the number of signals included in the range being outside the allowable range indicates that the plant is in an abnormal state. When comparing the case in which a predetermined number of signals have a large variation with the case in which no signals have a large variation, a higher abnormality level is set for the case in which no signals have a large variation than for the case in which a predetermined number of signals have a large variation within the range below the predetermined number.
本開示のプログラムは、コンピュータに、プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、を実行させる。前記設定するステップでは、複数の前記信号の各々について、所定の推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差を計算し、複数の前記信号のうち、前記偏差の標準偏差が所定の第1閾値以上の前記信号と、前記第1閾値未満の前記信号と、に分類し、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より多い場合、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より少ない場合と比較して、同じ前記信号の数に対してより小さな前記異常レベルを設定してもよい。前記設定するステップでは、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の前記信号についての複数のデータ点を有する学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号ごとの推定値と前記学習データに含まれる前記信号の実測値の偏差に基づいて、前記偏差が所定の第2閾値を超える前記データ点の割合が所定値を超えるかどうかを前記信号ごとに判定し、前記所定値を超えた前記信号の数を算出して、算出した前記信号の数を、第1の前記許容範囲外となる前記信号の数である第1信号数として設定し、複数の前記信号の全体の信号数から前記第1信号数を減算した値を等分して端数を繰り上げた値を、第2の前記許容範囲外となる前記信号の数である第2信号数として設定し、前記許容範囲外となる前記信号の数が前記第1信号数以上で且つ前記第2信号数未満となったときの前記異常レベルには、前記プラントの異常を誤検知している可能性があることを考慮して定められた所定の値を設定してもよい。
また、本開示のプログラムは、コンピュータに、プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係を設定するステップと、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と、、前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係の設定とに基づいて、算出した前記信号の数が含まれる前記範囲に対応する前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、を有し、前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係は、前記複数の信号に、値のばらつきの大きい前記信号がいくつ含まれているかに応じて設定され、前記対応関係において設定される前記異常レベルは、前記範囲に含まれる数の前記信号の値が前記許容範囲外となることが、どの程度の可能性で前記プラントの状態が異常となっていることを示すか、に対する重み付けであり、前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が所定の数だけ含まれる場合と、前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が含まれない場合と、を比較した場合、前記所定の数以下の前記範囲に対して、ばらつきが大きい信号が前記所定の数だけ含まれる場合よりも、ばらつきが大きい信号が含まれない場合の方が大きな異常レベルが設定される処理、を実行させる。
The program of this disclosure causes a computer to perform the following steps: acquire a plurality of signals indicating the status of a plant; set an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside an acceptable range; compare the plurality of signals with the acceptable range defined for each of the signals to calculate the number of signals that are outside the acceptable range; calculate the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determine an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level. In the setting step, for each of the plurality of signals, the deviation between the estimated value of the signal estimated by a predetermined estimation model and the measured value of the signal is calculated, and the plurality of signals are classified into signals whose standard deviation of the deviation is greater than or equal to a predetermined first threshold and signals whose standard deviation is less than the first threshold. If the number of signals whose standard deviation is greater than or equal to the first threshold is greater than the number of signals whose standard deviation is less than the first threshold, a smaller abnormality level may be set for the same number of signals compared to the case where the number of signals whose standard deviation is greater than or equal to the first threshold is less than the number of signals whose standard deviation is less than the first threshold. In the setting step, when a predetermined estimation model is input to a predetermined estimation model, learning data having multiple data points for multiple signals used to construct the estimation model is used to determine whether the percentage of data points whose deviation exceeds a predetermined second threshold exceeds a predetermined value, based on the deviation between the estimated value for each signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal included in the learning data, the number of signals whose deviation exceeds the predetermined value is calculated, and the calculated number of signals is set as the first number of signals which is outside the first acceptable range, and the value obtained by subtracting the first number of signals from the total number of signals of the multiple signals is divided equally and rounded up is set as the second number of signals which is outside the second acceptable range, and the abnormality level when the number of signals which is outside the acceptable range is greater than or equal to the first number of signals and less than the second number of signals may be set to a predetermined value determined considering the possibility that an abnormality in the plant may be falsely detected.
Furthermore, the program of this disclosure includes the steps of: acquiring a plurality of signals indicating the status of a plant; setting a correspondence between the range of the number of signals whose values are outside an acceptable range and an abnormal level; comparing the plurality of signals with the acceptable range defined for each of the signals to calculate the number of signals that are outside the acceptable range; calculating the abnormal level corresponding to the range that includes the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the correspondence between the range of the number of signals and the abnormal level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormal level, wherein the correspondence between the range of the number of signals that are outside the acceptable range and the abnormal level is The abnormality level set in the correspondence is a weighting of the likelihood that the values of the number of signals included in the range being outside the allowable range indicates that the plant is in an abnormal state, and when comparing the case in which a predetermined number of signals are included in the range with the case in which no signals are included in the range, a higher abnormality level is set for the case in which no signals are included in the range below the predetermined number than for the case in which a predetermined number of signals are included .
本開示の異常検知装置、異常検知システム、異常検知方法およびプログラムによれば、異常検知において異常の判定対象とする信号について重み付け(異常レベル)を設定することができる。 According to the anomaly detection device, anomaly detection system, anomaly detection method, and program of this disclosure, it is possible to set weights (anomaly levels) for signals that are to be judged as anomalies in anomaly detection.
以下、実施形態に係る異常検知条件の設定および異常検知条件に基づく異常検知について、図面を参照しながら詳しく説明する。
(システム構成)
図1は、各実施形態に係る異常検知システムの一例を示すブロック図である。異常検知システム20は、異常検知装置10と、表示装置2と、他装置3と、を含む。異常検知装置10は、運転中のプラント1を構成する各機器に設置されたセンサからプラント1の状態を表す各種の信号を取得し、取得した信号に基づいて異常検知を行う。異常検知にあたっては、異常検知用の学習済みモデルを用いるが、このモデルがプラント1から取得した複数の信号に基づいて異常か否かの判定を行う場合に、それらの信号に対する重み付けを行って異常判定を行う。
The setting of anomaly detection conditions and anomaly detection based on these conditions according to the embodiment will be described in detail below with reference to the drawings.
(System configuration)
Figure 1 is a block diagram showing an example of an anomaly detection system according to each embodiment. The anomaly detection system 20 includes an anomaly detection device 10, a display device 2, and other devices 3. The anomaly detection device 10 acquires various signals representing the state of the plant 1 from sensors installed on each piece of equipment constituting the plant 1 during operation, and performs anomaly detection based on the acquired signals. When anomaly detection is performed, a trained model for anomaly detection is used, and when this model determines whether or not there is an anomaly based on multiple signals acquired from the plant 1, it performs anomaly determination by weighting those signals.
図示するように、異常検知装置10は、信号取得部11と、入力受付部12と、制御部13と、記憶部18と、を有する。
信号取得部11は、プラント1を構成する各機器に設置されたセンサから温度、圧力、回転数、振動などの信号を取得する。プラント1と異常検知装置10とは、通信線4で接続されていて、稼働中のプラント1からリアルタイムに各種の信号を取得することができる。また、信号取得部11は、異常検知に用いるモデルの構築に使用する、過去に計測された信号(学習データ)を取得する。
As shown in the figure, the anomaly detection device 10 includes a signal acquisition unit 11, an input receiving unit 12, a control unit 13, and a storage unit 18.
The signal acquisition unit 11 acquires signals such as temperature, pressure, rotation speed, and vibration from sensors installed on each piece of equipment that makes up the plant 1. The plant 1 and the anomaly detection device 10 are connected by a communication line 4, allowing various signals to be acquired in real time from the operating plant 1. The signal acquisition unit 11 also acquires previously measured signals (training data) to be used in building a model for anomaly detection.
入力受付部12は、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタン等の入力装置を用いて構成される。入力受付部12は、ユーザによる入力装置を用いた異常検知装置10に対する入力を受け付け、入力された情報を制御部13へ出力する。 The input receiving unit 12 is configured using input devices such as a keyboard, mouse, touch panel, and buttons. The input receiving unit 12 receives input from the user via the input device to the anomaly detection device 10 and outputs the input information to the control unit 13.
制御部13は、異常検知装置10の動作を制御する。制御部13は、設定部14と、学習部15と、異常判定部16と、異常通知部17を有する。 The control unit 13 controls the operation of the anomaly detection device 10. The control unit 13 includes a setting unit 14, a learning unit 15, an anomaly determination unit 16, and an anomaly notification unit 17.
設定部14は、異常検知に用いるモデルの構築に必要な各種の設定、異常検知に必要な各種の設定を行う。具体的な設定内容については後述するが、例えば、設定部14は、信号に対する重み付けの設定、どの信号を異常検知の判定に用い、どの信号を異常判定に用いる信号の値を推定するための説明変数とするか等の設定を行う。設定部14は、ユーザが入力した設定情報を取得して各種の設定を行う機能(第一実施形態)と、自動で設定を行う機能(第二実施形態)を有している。また、設定部14は、ユーザが設定情報を入力する設定画面などを作成し、表示装置2に出力する。 The setting unit 14 performs various settings necessary for building the model used for anomaly detection, as well as various settings necessary for anomaly detection itself. While specific setting details will be described later, for example, the setting unit 14 sets the weighting of signals, which signals to use for anomaly detection determination, and which signals to use as explanatory variables for estimating the values of the signals used for anomaly determination. The setting unit 14 has a function to acquire setting information entered by the user and perform various settings (first embodiment) and a function to perform settings automatically (second embodiment). Furthermore, the setting unit 14 creates a setting screen for user input and outputs it to the display device 2.
学習部15は、設定部14が設定した設定内容に基づいて、信号取得部11が取得した信号(学習データ)を学習してモデルを構築する。例えば、学習部15は、プラント1が正常な状態で採取された信号を学習した正常モデル(例えば、MT法における単位空間)を構築したり、1つ又は複数の信号から異常判定に用いる信号の値を推定する推定モデルを構築したりする。 The learning unit 15 learns from the signals (learning data) acquired by the signal acquisition unit 11 based on the settings set by the setting unit 14, and constructs a model. For example, the learning unit 15 may construct a normal model (e.g., a unit space in the MT method) by learning signals collected when plant 1 is in a normal state, or it may construct an estimation model that estimates the value of a signal used for anomaly detection from one or more signals.
異常判定部16は、学習部15が構築したモデルと信号取得部11が取得した信号とに基づいて、プラント1の異常を判定する。正常モデルを用いて異常を判定する場合には、異常判定部16は、監視対象の信号と正常モデルを比較して、監視対象の信号が正常モデルに基づく正常とみなせる範囲に含まれていれば、プラント1は正常と判定し、そうでなければプラント1は異常と判定する。推定モデルを用いる場合、異常判定部16は、説明変数として設定された信号を推定モデルに入力して異常判定に用いる信号の値を推定し、異常判定に用いる信号の推定値と実測値の偏差が閾値以上であれば、プラント1は異常と判定し、偏差が閾値未満であれば、プラント1は正常と判定する。異常判定部16は、正常モデルと推定モデルのうち何れか又は両方を用いて異常判定を行う。両方を用いる場合、異常判定部16は、正常モデルによる判定結果と推定モデルによる判定結果のそれぞれに重み付けして、最終的な異常判定を行う。さらに、異常判定部16は、推定モデルによる異常判定を行う場合には、異常判定に用いる信号に対する重み付けを考慮して異常判定を行う。信号に対する重み付けを考慮した異常判定の詳細については後述する。また、異常判定部16は、異常判定の結果を記憶部18に記録する。 The abnormality determination unit 16 determines an abnormality in plant 1 based on the model constructed by the learning unit 15 and the signals acquired by the signal acquisition unit 11. When determining an abnormality using the normal model, the abnormality determination unit 16 compares the monitored signal with the normal model. If the monitored signal falls within the range considered normal based on the normal model, plant 1 is determined to be normal; otherwise, plant 1 is determined to be abnormal. When using the estimation model, the abnormality determination unit 16 inputs the signal set as an explanatory variable into the estimation model to estimate the value of the signal used for abnormality determination. If the deviation between the estimated value and the measured value of the signal used for abnormality determination is greater than or equal to a threshold, plant 1 is determined to be abnormal; if the deviation is less than the threshold, plant 1 is determined to be normal. The abnormality determination unit 16 performs abnormality determination using either the normal model or the estimation model, or both. When both are used, the abnormality determination unit 16 weights the determination result from the normal model and the determination result from the estimation model to make the final abnormality determination. Furthermore, when the anomaly detection unit 16 performs anomaly detection using an estimation model, it considers the weighting of the signals used for anomaly detection. Details of the anomaly detection considering the signal weighting will be described later. The anomaly detection unit 16 also records the result of the anomaly detection in the storage unit 18.
異常通知部17は、通信線5を介して、異常判定部16が検知した異常に係る情報を表示装置2へ出力したり、他装置3へ送信したりする。例えば、異常通知部17は、異常検知結果の一覧画面を生成して、この一覧画面を表示装置2へ出力してもよい。異常に係る情報には、例えば、異常判定部16による判定結果、異常と判定された時刻、異常と判定された信号の識別情報、異常レベルなどが含まれる。 The abnormality notification unit 17 outputs information related to the abnormality detected by the abnormality determination unit 16 to the display device 2 or transmits it to other devices 3 via the communication line 5. For example, the abnormality notification unit 17 may generate a list screen of the abnormality detection results and output this list screen to the display device 2. The information related to the abnormality includes, for example, the determination result by the abnormality determination unit 16, the time the abnormality was determined, the identification information of the signal determined to be abnormal, and the abnormality level.
記憶部18は、信号取得部11によって取得された信号、異常判定部16による判定結果などの種々の情報を記憶する。 The memory unit 18 stores various information, such as signals acquired by the signal acquisition unit 11 and the judgment results from the abnormality determination unit 16.
表示装置2は、異常検知装置10が検知した異常やその内容などを表示する、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electro Luminescence)表示装置等である。
他装置3は、入出力部31と、設定部32と、通知部33と、記憶部34とを備える。
入出力部31は、他の機器との間で各種データを入力または出力する。例えば、入出力部31は、キーボード、マウス、タッチパネル、ボタン等の入力装置および他の機器との入出力インタフェースを含んで構成される。入出力部31は、ユーザによる入力装置を用いた入力の受け付け、異常検知装置10が検知した異常に係る情報の取得、通知部33へのデータの出力等を行う。
設定部32は、通知対象とする異常の設定、例えば、どのような異常が発生した場合に異常を通知するか、どのような情報を通知するか等の設定を行う。
通知部33は、表示装置やパトロールランプ、ブザー等の通知手段を含んで構成される。通知部33は、設定部32による設定に基づいて、入出力部31が取得する異常に係る情報に、通知対象とする異常が含まれる場合に、上記の通知手段を使って、通知対象の異常を通知する。例えば、通知手段が表示装置の場合、通知部33は、異常が発生したプラントのプラント名、異常発生時刻、異常レベルなどを表示する。
記憶部34は、設定部32が設定した設定情報、異常検知装置10から取得した異常に係る情報等を記憶する。
The display device 2 is, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (Electro Luminescence) display device, which displays the abnormality detected by the abnormality detection device 10 and its details.
The other device 3 comprises an input/output unit 31, a setting unit 32, a notification unit 33, and a storage unit 34.
The input/output unit 31 inputs or outputs various types of data to and from other devices. For example, the input/output unit 31 is configured to include input devices such as a keyboard, mouse, touch panel, and buttons, as well as input/output interfaces with other devices. The input/output unit 31 receives input from the user using an input device, acquires information related to an anomaly detected by the anomaly detection device 10, and outputs data to the notification unit 33.
The setting unit 32 configures the settings for abnormalities to be notified, such as what kind of abnormalities should trigger a notification and what kind of information should be notified.
The notification unit 33 is comprised of notification means such as a display device, a patrol lamp, and a buzzer. Based on the settings made by the setting unit 32, the notification unit 33 uses the notification means to notify the abnormality to be notified when the abnormality to be notified is included in the abnormality information acquired by the input/output unit 31. For example, if the notification means is a display device, the notification unit 33 displays the plant name of the plant where the abnormality occurred, the time of the abnormality occurrence, the abnormality level, etc.
The memory unit 34 stores setting information set by the setting unit 32, information related to abnormalities obtained from the abnormality detection device 10, and the like.
<第一実施形態>
(モデリング処理)
次に第一実施形態に係るモデリング処理について、図2~図7を参照して説明する。
図2は、第一実施形態に係るモデリング処理の一例を示すフロー図である。
信号取得部11は、学習データとなる過去に計測された時系列の信号を取得し、記憶部18にはそれらの信号が蓄積されている。これらの信号はプラント1が正常に稼働しているときに計測された信号である。まず、ユーザは、モデルを構築する信号を選出する(ステップS1)。例えば、異常検知に10種類の信号が必要であれば、ユーザは、学習データの中から10種類の信号を選出し、さらに10個の信号のうち、推定モデルによって推定する必要がある信号については、その信号の推定に必要な信号(説明変数となる信号)の種類を選出する。ユーザは、選出した信号の種類を異常検知装置10に入力する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力した信号の種類を記憶部18に記録する。
<First Embodiment>
(Modeling process)
Next, the modeling process according to the first embodiment will be described with reference to Figures 2 to 7.
Figure 2 is a flowchart showing an example of the modeling process according to the first embodiment.
The signal acquisition unit 11 acquires time-series signals measured in the past, which serve as training data, and these signals are stored in the storage unit 18. These signals are those measured when plant 1 is operating normally. First, the user selects the signals to build the model (step S1). For example, if 10 types of signals are needed for anomaly detection, the user selects 10 types of signals from the training data, and then, for the signals that need to be estimated by the estimation model, selects the types of signals necessary for estimating those signals (signals that will be explanatory variables). The user inputs the selected signal types into the anomaly detection device 10. The setting unit 14 records the signal types input by the user into the storage unit 18 via the input reception unit 12.
次にユーザは、異常検知手法を設定する(ステップS2)。例えば、ユーザは、(a)MT法(マハラノビスタグチ法)、(b)推定手法、(c)MT法+推定手法という3パターンの中から1つを選択し、異常検知装置10に入力する。図3に異常検知手法の一例を示す。例えば、異常検知手法には、MT法、重回帰、リッジ回帰、カーネルリッジ回帰、ランダムフォレストがある。これらのうち、MT法以外は、推定手法である。推定手法とは、例えば、重回帰によって構築した推定モデルに、説明変数となる信号を入力し、推定モデルが出力した信号の推定値と、プラント1から取得した同じ信号の実測値を比較して、その差によって異常を検知する方法である。MT法は、他の手法と同時に設定可能であるが、推定手法の重回帰~ランダムフォレストは併用不可としている。ユーザは、(b)又は(c)を選択する場合には、重回帰~ランダムフォレストの中から1つを選択して、異常検知装置10に入力する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力した異常検知手法を記憶部18に記録する。例えば、記憶部18には、図3に例示する異常検知手法ファイルが記録される。図3の異常検知手法ファイルにおいて、異常検知に用いる手法には「1」が設定され、使用しない手法には「0」が設定されている。 Next, the user sets the anomaly detection method (step S2). For example, the user selects one of three patterns: (a) MT method (Mahalanovistaguchi method), (b) estimation method, or (c) MT method + estimation method, and inputs it into the anomaly detection device 10. Figure 3 shows an example of an anomaly detection method. For example, anomaly detection methods include the MT method, multiple regression, ridge regression, kernel ridge regression, and random forest. Of these, all except the MT method are estimation methods. An estimation method is a method in which, for example, an estimation model constructed by multiple regression is input with a signal that will be an explanatory variable, and the estimated value of the signal output by the estimation model is compared with the measured value of the same signal obtained from plant 1, and anomalies are detected by the difference. The MT method can be set simultaneously with other methods, but the multiple regression to random forest estimation methods cannot be used together. When the user selects (b) or (c), they select one from multiple regression to random forest and input it into the anomaly detection device 10. The setting unit 14 records the anomaly detection method entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12. For example, the storage unit 18 stores an anomaly detection method file as illustrated in Figure 3. In the anomaly detection method file in Figure 3, methods used for anomaly detection are set to "1," and methods not used are set to "0."
次にユーザは、推定手法に用いる信号を選択する(ステップS3)。ユーザは、ステップS2で(b)又は(c)を選択した場合、ステップS1で選出した信号の中から推定手法において、説明変数とする信号と、目的変数とする信号(異常判定に用いる信号)とを設定する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力した説明変数とする信号と目的変数とする信号の設定を記憶部18に記録する。なお、ユーザは、ステップS2で(a)又は(c)を選択した場合、MT法において、ステップS1で選出した信号の全てを用いない場合には、その中からMT法に用いる信号を選定してもよい。 Next, the user selects the signals to be used in the estimation method (step S3). If the user selected (b) or (c) in step S2, they set the signals to be used as explanatory variables and the signals to be used as the target variable (signals used for anomaly detection) in the estimation method from the signals selected in step S1. The setting unit 14 records the settings of the explanatory variables and target variables entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12. Note that if the user selected (a) or (c) in step S2, and does not use all of the signals selected in step S1 in the MT method, they may select the signals to be used in the MT method from among them.
次にユーザは、異常検知手法の実行条件を設定する(ステップS4)。ユーザは、モデル構築後の実際の異常検知時(運用フェーズ)にて異常検知を行う条件を入力する。実行条件の一例を図4に示す。例えば、プラント1が発電プラントの場合、ユーザは、モデル名として「発電プラント監視モデル」、実行判断に用いる信号として「発電電力量」、異常検知の実行条件として発電電力量の範囲「X1~X2(kW)」を設定する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力した異常検知の実行条件を記憶部18に記録する。この設定により、例えば、プラント1が監視対象外の運転状態にあるときの不要な異常検知を抑制することができる。 Next, the user sets the execution conditions for the anomaly detection method (step S4). The user inputs the conditions for performing anomaly detection during the actual anomaly detection phase (operation phase) after model construction. An example of the execution conditions is shown in Figure 4. For example, if Plant 1 is a power plant, the user sets "Power Plant Monitoring Model" as the model name, "Power Generation Amount" as the signal used for execution decision, and the range of power generation amount "X1 to X2 (kW)" as the execution condition for anomaly detection. The setting unit 14 records the execution conditions for anomaly detection entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12. This setting makes it possible to suppress unnecessary anomaly detection, for example, when Plant 1 is in an operating state that is not subject to monitoring.
次にユーザは、モデルの構築に用いるデータを設定する(ステップS5)。学習データの設定例を図5に示す。例えば、ユーザは、ステップS1、S3で設定した信号A、B、C、・・・について、2021/10/1~2021/10/10に計測されたデータを学習データとして用いることを設定する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力したデータの範囲を記憶部18に記録する。 Next, the user sets the data to be used to build the model (step S5). An example of setting the training data is shown in Figure 5. For example, the user sets the data measured from 2021/10/1 to 2021/10/10 for signals A, B, C, ... set in steps S1 and S3, and uses that data as training data. The setting unit 14 records the range of data entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12.
次にユーザは、モデルの構築に用いる信号の上下限を設定する(ステップS6)。例えば、プラント1が発電プラントの場合、ユーザは、信号「発電電力量」について、下限値X3、上限値X4の設定を行う。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力したデータの範囲(上限値と下限値)を記憶部18に記録する。この設定とステップS5の設定により、学習データとしては、計測時刻が2021/10/1~2021/10/10の範囲で(ステップS5で設定)、且つ、その時に計測された信号「発電電力量」の値がX3~X4の範囲にある場合に計測された信号だけが用いられる。 Next, the user sets the upper and lower limits of the signals used to build the model (step S6). For example, if Plant 1 is a power plant, the user sets a lower limit X3 and an upper limit X4 for the signal "Power Generation Amount". The setting unit 14 records the range of data (upper and lower limits) entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12. Based on this setting and the setting in step S5, only signals measured within the range of 2021/10/1 to 2021/10/10 (set in step S5), and where the value of the signal "Power Generation Amount" measured at that time falls within the range of X3 to X4, will be used as training data.
次にユーザは、学習データに対しサンプリングするかどうかを設定する(ステップS7)。例えば、学習データの各信号が1秒ごとに計測されている場合、その中から1分ごとの値をサンプリングしたり、外れ値を除外したりといった設定を行う。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力したサンプリングの設定情報を記憶部18に記録する。 Next, the user sets whether or not to sample the training data (step S7). For example, if each signal in the training data is measured every second, the user can set whether to sample values every minute or exclude outliers. The setting unit 14 records the sampling setting information entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12.
次に設定部14は、ヒストグラムや相関図を描画する(ステップS8)。設定部14は、ステップS7までの設定に従って、学習データの中からモデルの構築に用いる信号を抽出し、信号別のヒストグラムや信号間の相関図を作成し、作成したヒストグラム等を表示装置2へ出力する。ユーザは、表示装置2に表示されたヒストグラムや相関図を参照して学習データとして用いられる信号が適切かどうかを確認する。適切では無い信号が含まれている場合、ステップS5~S7の設定内容を再度調整する等して、適切な学習データを選択する。 Next, the setting unit 14 draws histograms and correlation diagrams (step S8). According to the settings up to step S7, the setting unit 14 extracts signals from the training data to be used for model construction, creates histograms for each signal and correlation diagrams between signals, and outputs the created histograms, etc., to the display device 2. The user checks whether the signals used as training data are appropriate by referring to the histograms and correlation diagrams displayed on the display device 2. If inappropriate signals are included, the user adjusts the settings from steps S5 to S7, etc., to select appropriate training data.
次にユーザは、MT法の異常判定条件を設定する(ステップS9)。具体的には、ユーザは、MT法の異常判定条件として、MT法に係る異常判定情報(つまり、MD値に対する閾値)を設定する。MT法において、MD値がここで設定する閾値以上となると、異常と判定される。図6に異常検知条件の設定画面100の一例を示す。例えば、ユーザは、設定欄101aにMD値の閾値を入力し、設定欄101bに異常と判定するための他の条件であるMD値が閾値以上となる状態の継続時間の閾値を入力する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力したMD値の閾値等を記憶部18に記録する。 Next, the user sets the abnormality detection conditions for the MT method (step S9). Specifically, the user sets the abnormality detection information related to the MT method (i.e., a threshold value for the MD value) as the abnormality detection conditions for the MT method. In the MT method, if the MD value exceeds the threshold value set here, it is determined to be abnormal. Figure 6 shows an example of the abnormality detection condition setting screen 100. For example, the user enters the MD value threshold in setting field 101a and the threshold value for the duration of the state in which the MD value is above the threshold value, which is another condition for determining abnormality, in setting field 101b. The setting unit 14 records the MD value threshold and other information entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12.
次にユーザは、推定手法の異常判定条件を設定する(ステップS10)。具体的には、ユーザは、推定手法の異常判定条件として、推定手法に係る異常判定情報(つまり、信号の推定値と実測値の偏差に対する閾値:偏差閾値)を設定する。例えば、ユーザは、この偏差閾値に3σを設定する。この偏差閾値は信号ごとに設定することができる。例えば、ユーザは、設定画面100の設定欄102に信号ごとの偏差閾値を入力する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力した推定手法における偏差閾値を記憶部18に記録する。 Next, the user sets the anomaly detection conditions for the estimation method (step S10). Specifically, the user sets the anomaly detection information related to the estimation method (i.e., the threshold for the deviation between the estimated value and the measured value of the signal: the deviation threshold) as the anomaly detection conditions for the estimation method. For example, the user sets this deviation threshold to 3σ. This deviation threshold can be set for each signal. For example, the user enters the deviation threshold for each signal in the setting field 102 of the setting screen 100. The setting unit 14 records the deviation threshold for the estimation method entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12.
次にユーザは、設定した異常検知手法に関して加算する異常レベルの配分を設定する(ステップS11)。例えば、異常推定手法が1種類の場合、つまり、(a)MT法、又は(b)推定手法の場合、ユーザは、(a)MT法に対して100%、(b)推定手法に対して100%をそれぞれ設定する。例えば、(a)の場合、ユーザは、設定欄103に「100」を入力し、(b)の場合、設定欄103に「0」を入力する。また、(c)MT法+推定手法の場合であって、MT法に対して40%、推定手法に対して60%を設定する場合、ユーザは、設定欄103に「40」を入力する。MT法が40%、推定手法が60%とは、MT法による異常検知の判定結果に対して40%の重みを付し、推定手法による異常検知の判定結果に対して60%の重みを付すことを意味している。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力した異常レベルの配分を記憶部18に記録する。なお、記憶部18には、(a)MT法の場合100%、(b)推定手法の場合100%、(c)の場合、MT法40%、推定手法60%等のデフォルトの設定が登録されていてもよい。 Next, the user sets the distribution of the anomaly level to be added for the set anomaly detection method (step S11). For example, if there is only one type of anomaly estimation method, that is, (a) MT method or (b) estimation method, the user sets 100% for (a) MT method and 100% for (b) estimation method. For example, in the case of (a), the user enters "100" in the setting field 103, and in the case of (b), the user enters "0" in the setting field 103. Also, in the case of (c) MT method + estimation method, if 40% is set for the MT method and 60% for the estimation method, the user enters "40" in the setting field 103. 40% for the MT method and 60% for the estimation method means that 40% weight is assigned to the anomaly detection judgment result by the MT method, and 60% weight is assigned to the anomaly detection judgment result by the estimation method. The setting unit 14 records the distribution of abnormal levels entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12. The storage unit 18 may also have default settings registered, such as (a) 100% for the MT method, (b) 100% for the estimation method, or (c) 40% for the MT method and 60% for the estimation method.
次にユーザは、推定手法の設定に対して、信号に係る異常判定情報を設定(例えば、偏差閾値を超えている信号数に応じて加算する異常レベルを3パターン設定)する(ステップS12)。推定手法が設定されている(b)と(c)の場合、ユーザは、偏差閾値を超えている信号数に応じて、加算する異常レベルを3パターン設定する。例えば、(b)推定手法の場合に、(1)偏差閾値を超えている信号が1個の場合は40%、(2)信号が3個の場合は80%、(3)信号が5個の場合は100%と設定する場合には、ユーザは、図6の異常検知条件の設定画面100の設定欄104a,104bにそれぞれ「1」、「40」を入力し、設定欄105a,105bに「3」、「40」を入力し、設定欄106a,106bに「5」、「20」を入力する(設定欄104b~106bの合計が100になるように設定を行う。)。例えば、この設定に基づいて、6個の信号を対象に異常判定を行う場合、異常判定部16は、(1)6個のうちの1個以上3個未満の信号が偏差閾値を超えている場合には40%の確率でプラント1が異常と判定し、(2)3個以上5個未満の信号が偏差閾値を超えている場合には80%(40+40)の確率でプラント1が異常と判定し、(3)6個中5個以上の信号が偏差閾値を超えている場合には100%(40+40+20)の確率でプラント1が異常と判定する。このように、本実施形態では、信号数に応じて重み付けを行うことができる。これにより、6個の信号の挙動のばらつきに基づいて重み付けを設定し、誤検知を抑制する。例えば、6個の信号のうち挙動が不安定であっても正常と見做せる信号が多く含まれていれば、(1)1個の場合の異常レベルを20%、(2)3個の場合の異常レベルを50%などに低下させて調整するか、又は、信号数を変化させて(1)2個の場合の異常レベルを40%、(2)4個の場合の異常レベルを80%等に調整することができる。これにより、ばらつきが大きい信号の幾つかの推定値と実測値の偏差が閾値以上となっても、その数が限られていれば、異常ではない可能性が高いと判定するように調整することができる。反対に6個の信号のばらつきが小さければ(6個の信号それぞれが、プラント1の状態と一致している、プラント1の状態を反映していると見做せる場合)、(1)偏差閾値を超えている信号が1個の場合は50%、(2)信号が3個の場合は80%、(3)信号が4個の場合は100%といったように6個のうちの比較的少数の信号において推定値と実測値の偏差が閾値以上となれば高い確率で異常が発生していると判定するように調整することができる。このように本実施形態では、推定手法を用いて異常検知を行う場合に、異常検知に使用する信号の性質(ばらつきの大小)に応じて、信号数に対応付けて異常レベルを設定する。これにより、推定手法による異常検知の精度を向上することができる。なお、(b)推定手法におけるデフォルト設定の一例として、(1)偏差閾値を超えている信号が1個の場合40%、(2)全信号の半数で40%、(3)全信号数の8割が偏差閾値を超えている場合20%と設定されていてもよい。 Next, the user sets anomaly judgment information related to the signal for the estimation method settings (for example, setting three patterns of anomaly levels to be added according to the number of signals that exceed the deviation threshold) (step S12). In the case of (b) and (c) where the estimation method is set, the user sets three patterns of anomaly levels to be added according to the number of signals that exceed the deviation threshold. For example, in the case of estimation method (b), if the settings are (1) 40% when there is one signal that exceeds the deviation threshold, (2) 80% when there are three signals, and (3) 100% when there are five signals, the user enters "1" and "40" in setting fields 104a and 104b respectively on the anomaly detection condition setting screen 100 in Figure 6, enters "3" and "40" in setting fields 105a and 105b, and enters "5" and "20" in setting fields 106a and 106b (the settings are made so that the sum of setting fields 104b to 106b is 100). For example, when performing anomaly detection on six signals based on this setting, the anomaly detection unit 16 determines that (1) if one or more but less than three of the six signals exceed the deviation threshold, plant 1 is abnormal with a 40% probability; (2) if three or more but less than five signals exceed the deviation threshold, plant 1 is abnormal with an 80% (40 + 40) probability; and (3) if five or more of the six signals exceed the deviation threshold, plant 1 is abnormal with a 100% (40 + 40 + 20) probability. In this embodiment, weighting can be applied according to the number of signals. This allows for setting weights based on the variability in the behavior of the six signals, thereby suppressing false detections. For example, if many of the six signals can be considered normal even if their behavior is unstable, the abnormality level can be adjusted by (1) lowering it to 20% for one signal and (2) lowering it to 50% for three signals, or by changing the number of signals to (1) lower the abnormality level to 40% for two signals and (2) lowering it to 80% for four signals. This allows the system to be adjusted so that even if the deviation between the estimated and measured values of some signals with large variability exceeds the threshold, it is likely not abnormal if the number of such signals is limited. Conversely, if the variability of the six signals is small (i.e., each of the six signals can be considered to match or reflect the state of Plant 1), the system can be adjusted so that an abnormality is highly likely to occur if the deviation between the estimated and measured values of a relatively small number of the six signals exceeds the threshold, such as (1) 50% if one signal exceeds the deviation threshold, (2) 80% if three signals exceed the threshold, and (3) 100% if four signals exceed the threshold. In this embodiment, when performing anomaly detection using the estimation method, the anomaly level is set in relation to the number of signals, according to the properties (magnitude of variation) of the signals used for anomaly detection. This improves the accuracy of anomaly detection by the estimation method. As an example of default settings in the estimation method (b), the levels may be set as follows: (1) 40% when one signal exceeds the deviation threshold, (2) 40% when half of the total signals exceed the deviation threshold, and (3) 20% when 80% of the total signals exceed the deviation threshold.
なお、(c)MT法+推定手法の場合、設定欄103、104b~106bの合計が100となるように設定する。例えば、MT法に40%の場合、104b~106bには、それぞれ10%、25%、25%のように設定する(104b~106bの合計が60%)。 Furthermore, in the case of (c) MT method + estimation method, the sum of settings 103, 104b to 106b should be set to 100. For example, if the MT method is set to 40%, then settings 104b to 106b should be set to 10%, 25%, and 25% respectively (the sum of 104b to 106b being 60%).
次に、ユーザは、モデルが警告を出す条件となる異常レベルの閾値を設定する(ステップS13)。異常レベルの閾値とは、上記で設定した(a)MT法、(b)推定手法、(c)MT法+推定手法の何れかで異常検知した場合に検知された異常レベルに対する閾値である。例えば、(a)MT法の場合、算出される異常レベルは0%か100%の何れかである。具体的には、MD値が閾値以上であれば異常(異常レベルは100%)、閾値未満であれば正常(異常レベルは0%)である。(b)推定手法の場合、算出される異常レベルは、推定値と実測値の偏差がステップS10で設定した偏差閾値を超える信号の数に応じて、図6の設定欄104bの値、又は、設定欄104b,105bの値の合計、又は、設定欄104b~106bの値の合計の何れかである。例えば、(1)偏差閾値を超える信号が1個の場合は40%、(2)偏差閾値を超える信号が3個の場合は80%、(3)偏差閾値を超える信号が5個の場合は100%と設定した場合であって、偏差閾値を超える信号が2個の場合、異常レベルは40%となる。(c)MT法+推定手法の場合、各手法で算出された異常レベルの和である。例えば、MT法+推定手法において、MT法に40%(この場合、MT法の異常レベルは0%又は100%で重み40%を乗じると、採り得る値は0%又は40%となる。)、推定手法に60%の重みを設定した場合であって、MT法による異常レベルが40%、推定手法によって算出された異常レベルが40%とすると、全体の異常レベルは、40%+40%=80%となる。ステップS13では、(a)~(c)の何れかで算出される最終的な異常レベルに対する閾値を設定する。例えば、閾値として60%を設定する場合、ユーザは、設定欄107に60を入力する。設定部14は、入力受付部12を通じて、ユーザが入力した最終的な異常レベルに対する閾値を記憶部18に記録する。 Next, the user sets an anomaly level threshold that triggers the model to issue a warning (step S13). The anomaly level threshold is the threshold for the anomaly level detected when an anomaly is detected using any of the methods set above: (a) MT method, (b) estimation method, or (c) MT method + estimation method. For example, in the case of (a) the MT method, the calculated anomaly level is either 0% or 100%. Specifically, if the MD value is above the threshold, it is an anomaly (anomaly level of 100%), and if it is below the threshold, it is normal (anomaly level of 0%). In the case of (b) the estimation method, the calculated anomaly level is either the value in setting field 104b in Figure 6, the sum of the values in setting fields 104b and 105b, or the sum of the values in setting fields 104b to 106b, depending on the number of signals where the deviation between the estimated value and the measured value exceeds the deviation threshold set in step S10. For example, if (1) the deviation threshold is set to 40% when there is one signal exceeding the deviation threshold, (2) the deviation threshold is set to 80% when there are three signals exceeding the deviation threshold, and (3) the deviation threshold is set to 100% when there are five signals exceeding the deviation threshold, then when there are two signals exceeding the deviation threshold, the abnormality level will be 40%. (c) In the case of the MT method + estimation method, this is the sum of the abnormality levels calculated by each method. For example, in the MT method + estimation method, if the MT method is weighted at 40% (in this case, the abnormality level of the MT method is 0% or 100%, and multiplying it by a weight of 40% results in possible values of 0% or 40%), and the estimation method is weighted at 60%, and the abnormality level calculated by the MT method is 40%, then the overall abnormality level will be 40% + 40% = 80%. In step S13, a threshold is set for the final abnormality level calculated by any of (a) to (c). For example, to set the threshold to 60%, the user enters 60 in the setting field 107. The setting unit 14 records the final threshold value for the abnormal level entered by the user in the storage unit 18 via the input reception unit 12.
ステップS9~S13で設定した内容(各異常判定情報など)は、例えば、図7に例示する異常検知条件ファイルとして記憶部18に設定登録される。 The settings configured in steps S9 to S13 (such as each anomaly detection information) are registered in the storage unit 18 as an anomaly detection condition file, for example, as illustrated in Figure 7.
次にユーザの指示に基づき、学習部15が学習データを学習してモデルを構築する(ステップS14)。例えば、MT法の場合、学習部15は、ステップS1~S8の処理によって選定した学習データから単位空間を構築する。また、重回帰などの推定手法の場合、学習部15は、ステップS3で設定した説明変数と目的変数の関係を回帰分析して、推定モデルを構築する。 Next, based on user instructions, the learning unit 15 learns from the training data and constructs a model (step S14). For example, in the case of the MT method, the learning unit 15 constructs a unit space from the training data selected through the processing in steps S1 to S8. In the case of estimation methods such as multiple regression, the learning unit 15 performs regression analysis on the relationship between the explanatory variables and the dependent variable set in step S3 and constructs an estimation model.
次に設定した異常検知手法と学習データおよび異常検知条件の妥当性を検証する(ステップS15)。例えば、任意の期間のデータに対し、構築したモデルを用いて異常検知を行い、ユーザが意図した結果が得られているか確認する。なお、異常検知の方法については、次に図8を参照して説明する。妥当ではない場合、必要に応じてステップS1以降の処理を適宜行い、学習データや異常検知条件の調整を行う。 Next, the validity of the configured anomaly detection method, training data, and anomaly detection conditions is verified (Step S15). For example, anomaly detection is performed on data for an arbitrary period using the constructed model, and it is confirmed whether the results intended by the user are obtained. The anomaly detection method will be explained next with reference to Figure 8. If it is not valid, the processing from Step S1 onwards is performed as needed to adjust the training data and anomaly detection conditions.
ステップS15で妥当性が確認されると、妥当性が確認されたモデルを実際の監視環境に配備する(ステップS16)。例えば、学習部15は、モデル(単位空間や推定モデル)を異常判定部16へ出力する。異常判定部16は、妥当性が確認されたモデルを記憶部18に記録する。 Once validity is confirmed in step S15, the validated model is deployed to the actual monitoring environment (step S16). For example, the learning unit 15 outputs the model (unit space or estimation model) to the anomaly detection unit 16. The anomaly detection unit 16 records the validated model in the storage unit 18.
(異常検知処理)
次に第一実施形態に係る異常検知処理について、図8を参照して説明する。
図8は、第一実施形態に係る異常検知処理の一例を示すフロー図である。
前提として、信号取得部11は、プラント1から時々刻々と複数の信号を取得し、プラント1から取得した信号を異常判定部16に出力している。
異常判定部16は、設定された異常検知手法に係る情報を取得する(ステップS21)。例えば、異常判定部16は、図3に例示する異常検知手法ファイルを記憶部18から読み出して取得する。次に異常判定部16は、異常検知手法ファイルの設定内容に基づいて、異常検知手法はMT法のみか否かを判定する(ステップS22)。MT法のみの場合(ステップS22;Yes)、異常判定部16は、異常判定に用いる信号を取得する(ステップS23)。例えば、異常判定部16は、ステップS1で選出された信号を取得する。次に異常判定部16は、MT法に係る異常判定情報を取得する(ステップS24)。異常判定部16は、図7に例示する異常検知条件ファイルを記憶部18から読み出してMD閾値を取得する。次に異常判定部16は、MT法を用いた異常判定を行う(ステップS25)。異常判定部16は、図2の処理にて構築された単位空間(モデル)と、ステップS23で取得した信号とに基づいてMD値を算出し、異常検知条件ファイルに記録されたMT法のMD閾値(MT法に係る異常判定情報)と比較して異常判定を行う。具体的には、算出したMD値がMD閾値以上であれば、異常判定部16は、プラント1は異常(異常レベルが100%)と判定し、そうでなければ、プラント1は正常(異常レベルが0%)と判定する。異常と判定した場合(ステップS26;Yes)、異常通知部17は、異常に係る警報を通知する(ステップS27)。例えば、異常通知部17は、プラント名、ユニット名、モデル名、判定に用いた信号の種類、信号の異常レベル(0%か100%)、閾値(MD閾値)等の情報を他装置3へ送信してもよい。また、例えば、異常通知部17は、プラント名、ユニット名、モデル名、異常レベル(0%か100%)、閾値(MD閾値)を表示した異常検知結果の一覧画面を表示装置2に出力してもよい。図9に一覧画面200の一例を示す。一覧画面200では、異常状況、正常又は異常判定されたときの時刻(タイムスタンプ)、プラント名、ユニット名、判定に用いたモデル名、異常判定にて計算された異常レベル、閾値などが一覧で表示される。一覧画面200では、チェックボックス201を選択すると、画面の自動更新機能が有効になり、リアルタイムにプラントの状態を監視することができる。また、チェックボックス202を選択すると、異常と判定されたデータのみが表示される。ユーザは、一覧画面200を監視することにより、プラント1の異常の有無を把握することができる。また、異常通知部17は、異常に係る警報の通知として、異常判定された時刻、プラント名、ユニット名、判定に用いたモデル名、異常判定にて計算された異常レベル、各種閾値、偏差閾値に基づいて異常と判定された信号の識別情報などを含む異常に係る情報を他装置3へ送信する。異常に係る情報の他装置3への送信についてはステップS35、S44でも同様である。
(Anomaly detection processing)
Next, the anomaly detection process according to the first embodiment will be described with reference to Figure 8.
Figure 8 is a flowchart showing an example of an anomaly detection process according to the first embodiment.
As a prerequisite, the signal acquisition unit 11 acquires multiple signals from plant 1 moment by moment and outputs the signals acquired from plant 1 to the abnormality determination unit 16.
The anomaly determination unit 16 acquires information related to the set anomaly detection method (step S21). For example, the anomaly determination unit 16 reads and acquires an anomaly detection method file illustrated in Figure 3 from the storage unit 18. Next, the anomaly determination unit 16 determines whether the anomaly detection method is the MT method only or not based on the settings in the anomaly detection method file (step S22). If it is the MT method only (step S22; Yes), the anomaly determination unit 16 acquires a signal to be used for anomaly determination (step S23). For example, the anomaly determination unit 16 acquires the signal selected in step S1. Next, the anomaly determination unit 16 acquires anomaly determination information related to the MT method (step S24). The anomaly determination unit 16 reads the anomaly detection condition file illustrated in Figure 7 from the storage unit 18 and acquires the MD threshold. Next, the anomaly determination unit 16 performs anomaly determination using the MT method (step S25). The abnormality determination unit 16 calculates an MD value based on the unit space (model) constructed in the process shown in Figure 2 and the signal acquired in step S23, and makes an abnormality determination by comparing it with the MD threshold of the MT method (abnormality determination information related to the MT method) recorded in the abnormality detection condition file. Specifically, if the calculated MD value is greater than or equal to the MD threshold, the abnormality determination unit 16 determines that plant 1 is abnormal (abnormality level is 100%), and otherwise determines that plant 1 is normal (abnormality level is 0%). If an abnormality is determined (step S26; Yes), the abnormality notification unit 17 notifies an alarm related to the abnormality (step S27). For example, the abnormality notification unit 17 may transmit information such as the plant name, unit name, model name, type of signal used for determination, abnormality level of the signal (0% or 100%), and threshold (MD threshold) to another device 3. Furthermore, for example, the abnormality notification unit 17 may output a list screen of abnormality detection results to the display device 2, displaying the plant name, unit name, model name, abnormality level (0% or 100%), and threshold (MD threshold). Figure 9 shows an example of the list screen 200. The list screen 200 displays the abnormality status, the time (timestamp) when it was determined to be normal or abnormal, the plant name, unit name, the model name used for the determination, the abnormality level calculated in the abnormality determination, the threshold, etc. In the list screen 200, selecting checkbox 201 enables the automatic screen update function, allowing the plant status to be monitored in real time. Also, selecting checkbox 202 displays only the data that has been determined to be abnormal. By monitoring the list screen 200, the user can understand whether or not there is an abnormality in plant 1. In addition, as a notification of an alarm related to the abnormality, the abnormality notification unit 17 transmits information related to the abnormality, including the time when it was determined to be abnormal, the plant name, unit name, the model name used for the determination, the abnormality level calculated in the abnormality determination, various thresholds, and identification information of the signal that was determined to be abnormal based on the deviation threshold, to another device 3. The transmission of information related to the abnormality to other devices 3 is the same in steps S35 and S44.
また、異常判定部16は、異常の判定結果を記憶部18に記録する(ステップS45)。異常判定部16は、異常判定時のみ異常判定に関するデータ(例えば、各信号の値や図9の一覧画面200に表示される項目)を記録してもよいし、正常と判定された場合を含めてデータを記録してもよい。また、異常の判定結果とともに、その時に実施した対応(設計部門への問合せやプラント運営会社への連絡など)を記録できるようにしてもよい。この記録に基づいて、図9に示す一覧画面200では、リアルタイムな異常検知だけではなく、設定欄203、204にそれぞれ抽出開始時刻と抽出時間の範囲を設定することで、過去に異常判定された情報を呼び出して閲覧することができる。このように、異常検知の判定結果を、データベースに収集、蓄積することにより、過去の異常検知結果を閲覧できるため、検知した異常への対応をスムーズに実施できる。また現在検知している異常と、過去に検知した異常を比較する分析も可能となり、対応の品質を向上させることができる。 Furthermore, the anomaly detection unit 16 records the anomaly detection result in the storage unit 18 (step S45). The anomaly detection unit 16 may record data related to the anomaly detection only when an anomaly is detected (for example, the values of each signal and items displayed on the list screen 200 in Figure 9), or it may record data including cases where the detection is deemed normal. It may also be possible to record the actions taken at that time (such as inquiries to the design department or contact with the plant operating company) along with the anomaly detection result. Based on this record, the list screen 200 shown in Figure 9 allows not only real-time anomaly detection but also the retrieval and viewing of previously detected anomalies by setting the extraction start time and extraction time range in the setting fields 203 and 204, respectively. In this way, by collecting and accumulating the anomaly detection results in the database, past anomaly detection results can be viewed, enabling smoother responses to detected anomalies. Furthermore, it becomes possible to analyze currently detected anomalies by comparing them with previously detected anomalies, thereby improving the quality of responses.
また、ステップS22の判定にて、MT法のみではないと判定された場合(ステップS22;No)、異常判定部16は、図3の異常検知手法ファイルの設定内容に基づいて、異常検知手法は推定手法のみか否かを判定する(ステップS28)。推定手法のみの場合(ステップS28;Yes)、異常判定部16は、異常判定に用いる信号を取得する(ステップS29)。例えば、異常判定部16は、ステップS3で選出された信号を取得する。次に異常判定部16は、推定手法に係る異常判定情報を取得する(ステップS30)。異常判定部16は、記憶部18の異常検知条件ファイル(図7)から偏差閾値1~Nを読み出して取得する。次に異常判定部16は、推定手法を用いた異常判定を行う(ステップS31)。異常判定部16は、信号ごとに推定モデルによる推定値とプラント1からリアルタイムに送信される実測値の偏差を計算し、その値を偏差閾値と比較する。異常判定部16は、推定値と実測値の偏差が偏差閾値を超えていれば、その信号は異常であると判定する。推定モデルによる推定値を中心とした偏差閾値(例えば3σ)の範囲は許容範囲の一例である。また、信号ごとの偏差閾値(例えば、3σ)の値は、例えば、学習データに基づいて、異常判定部16によって計算されてもよいし、推定モデルが推定値とともに偏差閾値の値を出力するように構築されていてもよい。次に異常判定部16は、信号に係る異常判定情報を取得する(ステップS32)。異常判定部16は、記憶部18の異常検知条件ファイル(図7)から、推定手法の重み(1)~(3)、(1)~(3)の信号数、信号の偏差閾値1~Nを読み出して取得する。次に、異常判定部16は、ステップS31の異常判定結果に対して、信号に係る異常判定情報を用いて重み付けを行う(ステップS33)。異常判定部16は、推定値と実測値の偏差が偏差閾値を超える信号数を数え、推定手法の重み(1)~(3)、(1)~(3)の信号数に基づいて異常レベルを計算する。異常判定部16は、計算した異常レベルと、異常検知条件ファイル(図7)の異常レベルの閾値とを比較して、計算した異常レベルが閾値以上であればプラント1が異常、閾値未満であればプラント1は正常と判定する。異常と判定した場合(ステップS34;Yes)、異常通知部17は、異常に係る警報を通知する(ステップS35)。例えば、異常通知部17は、プラント名、ユニット名、モデル名、異常レベル(異常判定された信号数に応じた値)、閾値(異常レベルの閾値)を表示した異常検知結果の一覧画面を表示装置2に出力してもよい。異常判定部16は、異常の判定結果を記憶部18に記録する(ステップS45)。 Furthermore, if the determination in step S22 determines that it is not solely the MT method (step S22; No), the anomaly determination unit 16 determines whether the anomaly detection method is solely the estimation method based on the settings in the anomaly detection method file in Figure 3 (step S28). If it is solely the estimation method (step S28; Yes), the anomaly determination unit 16 acquires the signal to be used for anomaly determination (step S29). For example, the anomaly determination unit 16 acquires the signal selected in step S3. Next, the anomaly determination unit 16 acquires anomaly determination information related to the estimation method (step S30). The anomaly determination unit 16 reads and acquires deviation thresholds 1 to N from the anomaly detection condition file (Figure 7) in the storage unit 18. Next, the anomaly determination unit 16 performs anomaly determination using the estimation method (step S31). For each signal, the anomaly determination unit 16 calculates the deviation between the estimated value by the estimation model and the measured value transmitted in real time from plant 1, and compares that value with the deviation threshold. The anomaly detection unit 16 determines that a signal is anomaly if the deviation between the estimated value and the measured value exceeds the deviation threshold. The range of the deviation threshold (e.g., 3σ) centered on the estimated value by the estimation model is an example of an acceptable range. The value of the deviation threshold (e.g., 3σ) for each signal may be calculated by the anomaly detection unit 16 based on training data, for example, or the estimation model may be configured to output the value of the deviation threshold along with the estimated value. Next, the anomaly detection unit 16 acquires anomaly detection information related to the signal (step S32). The anomaly detection unit 16 reads and acquires the weights (1) to (3) of the estimation method, the number of signals for (1) to (3), and the signal deviation thresholds 1 to N from the anomaly detection condition file (Figure 7) in the storage unit 18. Next, the anomaly detection unit 16 weights the anomaly detection result from step S31 using the anomaly detection information related to the signal (step S33). The anomaly detection unit 16 counts the number of signals where the deviation between the estimated value and the measured value exceeds the deviation threshold, and calculates the anomaly level based on the number of signals for each weight (1) to (3) of the estimation method. The anomaly detection unit 16 compares the calculated anomaly level with the anomaly level threshold in the anomaly detection condition file (Figure 7). If the calculated anomaly level is greater than or equal to the threshold, plant 1 is determined to be abnormal; if it is less than the threshold, plant 1 is determined to be normal. If an anomaly is determined (step S34; Yes), the anomaly notification unit 17 notifies an alarm related to the anomaly (step S35). For example, the anomaly notification unit 17 may output a list screen of the anomaly detection results to the display device 2, displaying the plant name, unit name, model name, anomaly level (a value corresponding to the number of signals determined to be abnormal), and threshold (the threshold for the anomaly level). The anomaly detection unit 16 records the anomaly determination result in the storage unit 18 (step S45).
また、ステップS28の判定にて、推定手法のみではないと判定された場合(ステップS28;No)、異常判定部16は、異常判定に用いる信号を取得する(ステップS36)。例えば、異常判定部16は、ステップS1やステップS3で選出された信号を取得する。次に異常判定部16は、MT法に係る異常判定情報と推定手法に係る異常判定情報を取得する(ステップS37)。異常判定部16は、記憶部18の異常検知条件ファイル(図7)からMD閾値、偏差閾値1~Nを読み出して取得する。次に異常判定部16は、推定手法を用いた異常判定を行う(ステップS38)。この処理はステップS31と同様である。次に異常判定部16は、MT法を用いた異常判定を行う(ステップS39)。この処理はステップS25と同様である。次に異常判定部16は、各異常判定結果に対してMT法に対する重み付けと推定手法に対する重み付けを取得する(ステップS40)。異常判定部16は、記憶部18の異常検知条件ファイル(図7)から、MT法の重みを取得し、推定手法に対する重みを計算する。例えば、MT法の重みが40であれば、異常判定部16は、MT法の重みが40、推定手法に対する重み60と計算する。次に異常判定部16は、信号に係る異常判定情報を取得し、異常レベルを計算する(ステップS41)。この処理はステップS32~S33と同様である。次に異常判定部16は、MT法を用いた異常判定結果及び推定手法を用いた異常レベルに対して重み付けを行う(ステップS42)。異常判定部16は、ステップS39のMT法による異常判定で計算した異常レベル(0%又は100%)にステップS40で取得したMT法の重み(例えば40%)を乗じる。また、異常判定部16は、推定手法に関して、ステップS41にて、ステップS33と同様にして計算した異常レベル((c)MT法+推定手法の場合、信号数に応じた重み付けには推定手法に対する重み60%が考慮された値が設定されている。)と、ステップS39のMT法を用いた異常判定結果(つまり、異常レベル0%又は100%)に重みを乗じて計算したMT法の異常レベルとを合計し、最終的な異常レベルを算出する。次に異常判定部16は、算出した異常レベルと、異常検知条件ファイル(図7)の異常レベルの閾値とを比較して、算出した異常レベルが閾値以上であればプラント1が異常、閾値未満であればプラント1は正常と判定する。異常と判定した場合(ステップS43;Yes)、異常通知部17は、異常に係る警報を通知する(ステップS44)。異常判定部16は、異常の判定結果を記憶部18に記録する(ステップS45)。 Furthermore, if the determination in step S28 determines that it is not solely an estimation method (step S28; No), the anomaly determination unit 16 acquires a signal to be used for anomaly determination (step S36). For example, the anomaly determination unit 16 acquires the signal selected in step S1 or step S3. Next, the anomaly determination unit 16 acquires anomaly determination information related to the MT method and anomaly determination information related to the estimation method (step S37). The anomaly determination unit 16 reads and acquires the MD threshold and deviation thresholds 1 to N from the anomaly detection condition file (Figure 7) in the storage unit 18. Next, the anomaly determination unit 16 performs an anomaly determination using the estimation method (step S38). This process is the same as in step S31. Next, the anomaly determination unit 16 performs an anomaly determination using the MT method (step S39). This process is the same as in step S25. Next, the anomaly determination unit 16 acquires weights for the MT method and weights for the estimation method for each anomaly determination result (step S40). The anomaly detection unit 16 obtains the weights of the MT method from the anomaly detection condition file (Figure 7) in the storage unit 18 and calculates the weights for the estimation method. For example, if the weight of the MT method is 40, the anomaly detection unit 16 calculates that the weight of the MT method is 40 and the weight for the estimation method is 60. Next, the anomaly detection unit 16 obtains anomaly detection information related to the signal and calculates the anomaly level (step S41). This process is the same as in steps S32 to S33. Next, the anomaly detection unit 16 weights the anomaly detection result using the MT method and the anomaly level using the estimation method (step S42). The anomaly detection unit 16 multiplies the anomaly level (0% or 100%) calculated in the anomaly detection using the MT method in step S39 by the weight of the MT method obtained in step S40 (for example, 40%). Furthermore, the anomaly detection unit 16 calculates the final anomaly level by summing the anomaly level calculated in step S41 in the same manner as in step S33 (in the case of (c) MT method + estimation method, a value is set that considers a weight of 60% for the estimation method in the weighting according to the number of signals) with the anomaly level calculated by the MT method by multiplying the anomaly detection result using the MT method in step S39 (i.e., anomaly level of 0% or 100%) by the weight. Next, the anomaly detection unit 16 compares the calculated anomaly level with the threshold value of the anomaly detection condition file (Figure 7). If the calculated anomaly level is greater than or equal to the threshold value, plant 1 is determined to be abnormal; if it is less than the threshold value, plant 1 is determined to be normal. If an anomaly is determined (step S43; Yes), the anomaly notification unit 17 notifies an alarm related to the anomaly (step S44). The anomaly detection unit 16 records the anomaly determination result in the storage unit 18 (step S45).
(効果)
以上説明したように、本実施形態によれば、推定手法によってプラント1の異常検知を行う場合に、異常と判定された信号数に応じて異常レベルを計算し、この異常レベルと閾値とを比較してプラント1の異常判定を行う。例えば、監視対象の信号に、ばらつきが大きい信号が多く含まれる場合には、大半の信号が異常を示す状況となった場合に異常レベルに高い値に設定し、少数の信号のみが異常を示す状況では低い異常レベルを設定することにより、信号のばらつきの大きさに起因する誤検知を抑制することができる。また、信号のばらつきが小さい場合には、比較的少数の信号が異常を示す状況でも異常レベルを例えば中程度以上に設定することで、速やかな(感度の良い)異常検知を期待することができる。また、本実施形態によれば、MT法と推定手法を組み合わせることができるので、異なる手法によって異常検知することによる、異常検知力の向上を期待することができる。また、各手法に重み付けを設定することができるので、適切に重みを設定することで、異常検知の感度を最適化することができる。また、図2のステップS3では、推定手法で異常判定に用いる信号を、絞り込むことができる。この機能によって、次のような効果が得られる。例えば、信号A、信号B、信号Cの3つの信号で構成されるモデルにおいて、信号Aの値を推定するためには、信号Bと信号Cが必要であることが分かっている。しかし、信号Bや信号Cについては、設備のメカニズム等の観点から、このモデルの信号では推定できないことがある。このような場合に、ステップS3にて、信号Aのみを設定することで、信号Bや信号Cを推定手法による異常検知対象から外すことができ、誤検知を防ぐことができる。また、本実施形態によれば、異常として検知された結果を、データベースに収集・蓄積する。これにより、誤検知を防ぎつつ、異常への対応をスムーズに実施することができる。
(effect)
As explained above, according to this embodiment, when detecting anomalies in Plant 1 using the estimation method, the anomaly level is calculated according to the number of signals determined to be abnormal, and this anomaly level is compared with a threshold to determine if Plant 1 is abnormal. For example, if the monitored signals include many signals with large variability, the anomaly level can be set to a high value when most signals show abnormalities, and to a low value when only a few signals show abnormalities, thereby suppressing false detections caused by the magnitude of signal variability. Also, when the signal variability is small, even when a relatively small number of signals show abnormalities, the anomaly level can be set to, for example, a medium or higher, to expect rapid (highly sensitive) anomaly detection. Furthermore, according to this embodiment, the MT method and the estimation method can be combined, so an improvement in anomaly detection capability can be expected by detecting anomalies using different methods. Also, since weights can be set for each method, the sensitivity of anomaly detection can be optimized by appropriately setting the weights. In addition, in step S3 of Figure 2, the signals used for anomaly determination in the estimation method can be narrowed down. This function provides the following effects. For example, in a model consisting of three signals, signal A, signal B, and signal C, it is known that signals B and C are necessary to estimate the value of signal A. However, due to the mechanism of the equipment, signals B and C may not be able to be estimated using the signals in this model. In such cases, by setting only signal A in step S3, signals B and C can be excluded from the anomaly detection target by the estimation method, thereby preventing false detections. Furthermore, according to this embodiment, the results detected as anomalies are collected and stored in a database. This allows for smooth response to anomalies while preventing false detections.
(c)MT法+推定手法に関して、上記のステップS42の説明では、MT法に対する重み付け(上記例では40%)に基づいて、ユーザが、全体を100%とした場合の残りの重み付けの大きさを、推定手法に対する重み付けとして考慮し、設定欄104b~106bに入力される値の合計が、考慮した大きさ(上記例では60%)となるように設定欄104b~106bに値を設定する場合を例に挙げて説明を行った。しかし、実施の形態は、これに限定されない。例えば、(b)推定手法の場合と同様に、ユーザが、設定欄104b~106bに入力される値の合計が100%となるように、設定欄104b~106bの各々に値を設定し、異常判定部16が、偏差閾値を超えた信号数と信号に係る異常判定情報(設定欄104a~106aおよび設定欄104b~106bの値)とに基づいて計算した推定手法の異常レベルに対して、推定手法に対する重み付けである60%を乗じて、最終的な推定手法の異常レベルを算出し、この値と重みを乗じて計算したMT法の異常レベルとを合計して最終的な異常レベルを算出するようにしてもよい。さらに、MT法に対する重み付けとして40%を設定した場合において、推定手法に対する重み付けに60%以外の値を設定し、設定欄107には、MT法に対する重み付けが40%で推定手法に対する重み付けが60%以外であることに応じた、最終的な異常レベルに対する閾値を設定するようにしてもよい。 (c) Regarding the MT method + estimation method, in the explanation of step S42 above, the example given was that the user considers the magnitude of the remaining weight when the whole is considered as 100% based on the weighting for the MT method (40% in the above example), and sets the values in setting fields 104b to 106b so that the sum of the values entered in setting fields 104b to 106b becomes the magnitude considered (60% in the above example). However, the embodiment is not limited to this. For example, similar to the estimation method (b), the user sets values in each of the setting fields 104b to 106b so that the sum of the values entered in each field is 100%. The anomaly detection unit 16 then calculates the anomaly level of the estimation method based on the number of signals exceeding the deviation threshold and the anomaly detection information related to the signals (values in setting fields 104a to 106a and setting fields 104b to 106b). This anomaly level is then multiplied by a weight of 60% for the estimation method to calculate the final anomaly level of the estimation method. This final anomaly level is then calculated by adding this value to the anomaly level of the MT method, which is calculated by multiplying it by the weight. Furthermore, if a weight of 40% is set for the MT method, a value other than 60% may be set for the weight of the estimation method, and a threshold for the final anomaly level may be set in setting field 107 corresponding to the weight of 40% for the MT method and a weight other than 60% for the estimation method.
また、他装置3では、予めユーザにより、通知対象とする異常の種類(例えば、異常の種類や異常レベル)や、通知対象とする異常に関してどのような内容の情報を通知するか等を定めた設定情報が入出力部31を通じて入力されていてもよい。この場合、設定部32は入力された設定情報を記憶部34に記録する。例えば、記憶部34には、「異常と判定された信号の中に信号Aと信号Bが含まれていれば通知する(異常の種類の設定例)」、「異常レベルがXX以上であれば通知する(異常レベルの設定例)」、「プラント名、異常発生時刻、異常レベルを表示する(どのような内容の情報を通知するかの設定例)」などの設定情報が記録される。そして、異常通知部17から異常に係る警報が出力されると(ステップS27、S35、S44)、他装置3では、入出力部31が、その異常に係る情報を取得し、通知部33が、取得された異常に係る情報が通知対象の異常を含んでいるかどうかを記憶部34に記録された設定情報に基づいて判定する。通知対象の異常を含んでいれば、通知部33は、通知対象の異常が発生したことを通知する。例えば、通知部33は、異常の発生時刻、異常と判定された信号の種類、異常レベルなどを表示装置に表示する。 Furthermore, in the other device 3, the user may have previously entered setting information via the input/output unit 31, specifying the types of abnormalities to be notified (for example, the type and level of the abnormality) and what kind of information to notify regarding the abnormalities to be notified. In this case, the setting unit 32 records the entered setting information in the storage unit 34. For example, the storage unit 34 may store setting information such as, "Notify if signals A and B are included in the signal determined to be abnormal (example of setting the type of abnormality)," "Notify if the abnormality level is XX or higher (example of setting the abnormality level)," and "Display the plant name, the time of occurrence of the abnormality, and the abnormality level (example of setting what kind of information to notify)." Then, when an alarm related to an abnormality is output from the abnormality notification unit 17 (steps S27, S35, S44), the input/output unit 31 of the other device 3 acquires the information related to that abnormality, and the notification unit 33 determines whether the acquired information related to the abnormality includes an abnormality to be notified based on the setting information recorded in the storage unit 34. If it includes an abnormality to be notified, the notification unit 33 notifies that an abnormality to be notified has occurred. For example, the notification unit 33 displays the time of the anomaly, the type of signal determined to be an anomaly, and the anomaly level on the display device.
<第二実施形態>
次に、第二実施形態としてMT法や推定手法における閾値、信号数に応じて加算する異常レベルの設定を自動化する機能について、図10~図11を参照して説明する。
図10は、第二実施形態に係るモデリング処理の一例を示すフロー図である。
ステップS9A、S10A、S12A以外の処理は、第一実施形態と同様の為、簡単に説明する。まず、ユーザは、モデルを構築する信号を選出し(ステップS1)、異常検知手法を設定する(ステップS2)。次にユーザは、推定手法に用いる信号を選択し(ステップS3)、異常検知手法の実行条件を設定する(ステップS4)。さらにユーザは、モデルの構築に用いるデータを設定し(ステップS5)、信号の上下限の設定を行う(ステップS6)。次にユーザは、学習データに対しサンプリングを行い(ステップS7)、ステップS8にて設定部14が描画したヒストグラムや相関図を確認する。ユーザは、必要に応じて、ステップS5~S8の処理を繰り返し行って適切な学習データを選定する。次に学習部15が学習データを学習してモデルを構築する(ステップS14)。例えば、学習部15は、MT法に関して単位空間を構築する。また、推定手法に関し、学習部15は、ステップS2で設定された推定手法と、ステップS3で設定された説明変数と目的変数に基づいて、推定モデルを構築する。
<Second Embodiment>
Next, as a second embodiment, a function that automates the setting of thresholds and abnormality levels added according to the number of signals in the MT method and estimation method will be described with reference to Figures 10 to 11.
Figure 10 is a flowchart showing an example of the modeling process according to the second embodiment.
The processes other than steps S9A, S10A, and S12A are the same as in the first embodiment and will be briefly explained. First, the user selects the signals to build the model (step S1) and sets the anomaly detection method (step S2). Next, the user selects the signals to be used for the estimation method (step S3) and sets the execution conditions for the anomaly detection method (step S4). Furthermore, the user sets the data to be used to build the model (step S5) and sets the upper and lower limits of the signals (step S6). Next, the user performs sampling on the training data (step S7) and checks the histogram and correlation diagram drawn by the setting unit 14 in step S8. The user repeats the processes in steps S5 to S8 as needed to select appropriate training data. Next, the learning unit 15 learns the training data and builds a model (step S14). For example, the learning unit 15 builds a unit space with respect to the MT method. Regarding the estimation method, the learning unit 15 builds an estimation model based on the estimation method set in step S2 and the explanatory and target variables set in step S3.
次に設定部14がMT法の異常判定条件を自動設定する(ステップS9A)。設定部14は、MT法のMD閾値を自動設定する。例えば、設定部14は、ステップS14で構築されたモデル(単位空間)に学習データ(モデル構築に用いた学習データ)を適用し、MD値を計算する。これにより、信号の時系列データに対してMD値の時系列データが得られる。設定部14は、時系列のMD値の平均値と標準偏差を計算し、最も高いMD値が閾値xσ以内に収まるようなxを計算する。ここでσは、時系列データの標準偏差である。例えば、x=1の場合、1σ区間には全データの68%が収まり、x=2の場合の2σ区間には全データの95%が収まり、x=3の場合の3σ区間には全データの99.7%が収まる。例えば、MD値の時系列データのうち最も大きな値が、(MD平均値+2×MD標準偏差)より大きく(MD平均値+3×MD標準偏差)未満であれば、設定部14は、3σをMD値の閾値に設定する。なお、学習データをモデルに入力する際に、単位空間の構築に用いた学習データではなく、他の正常時のデータを入力するようにしてもよい。このことはステップS10A、S12Aにおいても同様である。 Next, the setting unit 14 automatically sets the abnormality detection conditions for the MT method (step S9A). The setting unit 14 also automatically sets the MD threshold for the MT method. For example, the setting unit 14 applies the training data (training data used to build the model) to the model (unit space) constructed in step S14 and calculates the MD value. This provides time-series data of MD values for the time-series data of the signal. The setting unit 14 calculates the mean and standard deviation of the time-series MD values and calculates x such that the highest MD value falls within the threshold xσ. Here, σ is the standard deviation of the time-series data. For example, when x=1, 68% of the data falls within the 1σ interval; when x=2, 95% of the data falls within the 2σ interval; and when x=3, 99.7% of the data falls within the 3σ interval. For example, if the largest value in the time-series data of MD values is greater than (MD mean + 2 × MD standard deviation) and less than (MD mean + 3 × MD standard deviation), the setting unit 14 sets the MD value threshold to 3σ. Note that when inputting training data into the model, it is also possible to input other normal data instead of the training data used to construct the unit space. This also applies to steps S10A and S12A.
次に設定部14が、推定手法の異常判定条件を自動設定する(ステップS10A)。設定部14は、各信号の偏差閾値を自動設定する。例えば、設定部14は、ステップS14で構築された推定モデルに学習データ(モデル構築に用いた学習データ)を適用し、推定モデルによる推定値の時系列データと学習データに含まれる実測値の時系列データの同時刻の値の偏差を計算する。これにより、推定値と実測値の偏差の時系列データが得られる。設定部14は、最も大きい偏差となる変動を閾値以内に収めるようxσ(偏差の平均値+x×偏差の標準偏差)で偏差閾値を設定する。例えば、偏差の時系列データのうち最も大きな偏差が、(偏差の平均値+2×偏差の標準偏差)より大きく(偏差の平均値+3×偏差の標準偏差)未満であれば、設定部14は、3σを偏差閾値に設定する。 Next, the setting unit 14 automatically sets the anomaly detection conditions for the estimation method (step S10A). The setting unit 14 automatically sets the deviation threshold for each signal. For example, the setting unit 14 applies the training data (the training data used to build the model) to the estimation model constructed in step S14 and calculates the deviation between the time-series data of the estimated values from the estimation model and the time-series data of the measured values included in the training data at the same time. This yields time-series data of the deviation between the estimated and measured values. The setting unit 14 sets the deviation threshold at xσ (mean deviation + x × standard deviation of deviation) so that the largest deviation fluctuation is kept within the threshold. For example, if the largest deviation in the time-series data of deviations is greater than (mean deviation + 2 × standard deviation of deviation) and less than (mean deviation + 3 × standard deviation of deviation), the setting unit 14 sets the deviation threshold to 3σ.
次にユーザは、設定した異常検知手法に関して加算する異常レベルの配分を設定する(ステップS11)。 Next, the user sets the distribution of anomaly levels to be added for the configured anomaly detection method (step S11).
次に設定部14は、推定手法の設定に対して、偏差閾値を超えている信号数に応じて加算する異常レベルを3パターン自動設定する(ステップS12A)。例えば、設定部14は、各信号の実測値と推定値の偏差の時系列データについて、標準偏差を算出する。設定部14は、信号ごとに算出した標準偏差を所定の閾値に基づいて、標準偏差の値が閾値以上のばらつきが大きいグループと、標準偏差の値が閾値より小さいグループに分類する。標準偏差が大きいグループに分類される信号数の方が多い場合、設定部14は、異常レベルの3パターンを例えば次のように自動設定する。即ち、設定部14は、(1)偏差閾値を超えている信号が全信号の2割で20%、(2)偏差閾値を超えている信号が全信号の半数で40%、(3)偏差閾値を超えている信号が全信号数の8割で40%と設定する。また、標準偏差が小さいグループの方が多い場合、設定部14は、異常レベルの3パターンを例えば次のように自動設定する。即ち、設定部14は、(1)偏差閾値を超えている信号が1個で40%、(2)偏差閾値を超えている信号が全信号の3割で40%、(3)偏差閾値を超えている信号が全信号数の6割で20%と設定する。 Next, the setting unit 14 automatically sets three patterns of abnormality levels to be added to the estimation method settings according to the number of signals that exceed the deviation threshold (step S12A). For example, the setting unit 14 calculates the standard deviation for the time-series data of the deviation between the measured value and the estimated value of each signal. Based on a predetermined threshold, the setting unit 14 classifies the standard deviation calculated for each signal into two groups: one group with a large variation in the standard deviation value (above the threshold) and another group with a standard deviation value (below the threshold). If there are more signals classified into the group with a large standard deviation, the setting unit 14 automatically sets three patterns of abnormality levels, for example, as follows: That is, the setting unit 14 sets (1) 20% of all signals exceed the deviation threshold, (2) 40% of all signals exceed the deviation threshold, and (3) 40% of all signals exceed the deviation threshold. Also, if there are more signals in the group with a small standard deviation, the setting unit 14 automatically sets three patterns of abnormality levels, for example, as follows. Specifically, the setting unit 14 sets the following: (1) 40% if one signal exceeds the deviation threshold, (2) 40% if 30% of all signals exceed the deviation threshold, and (3) 20% if 60% of all signals exceed the deviation threshold.
また、設定部14は、次のようにして3パターンの自動設定を行ってもよい。まず信号数の自動設定について説明する。偏差閾値を3σとして、設定部14は、推定モデルに学習データを適用し、学習データを推定モデルに入力して得られる推定値と学習データに含まれる実測値の偏差を信号ごと、データ点(時系列の各点)ごとに計算する。設定部14は、各信号について、計算した偏差が偏差閾値を超えたデータ点数が全点数の0.3%を超えるかどうかを判定する。そして、偏差閾値を超えたデータ点数の割合が0.3%を超える場合には、設定部14は、(1)の信号数には0.3%を超えた信号数を設定し、(2)と(3)には残りの信号数を等分配した値を設定する。信号数が奇数となる場合は(2)を1信号多く配分する(端数を繰り上げる。)。例えば、全体の信号数が10個で、そのうちの5個の信号において、偏差閾値を3σとしたときに推定値と実測値の偏差が偏差閾値を超えたデータ点数が全データ点数の0.3%を超えた場合、設定部14は(1)の信号数に5個、(2)の信号数に3個、(3)の信号数に2個を設定する。 Furthermore, the setting unit 14 may perform three patterns of automatic setting as follows. First, the automatic setting of the number of signals will be explained. With a deviation threshold of 3σ, the setting unit 14 applies the training data to the estimation model and calculates the deviation between the estimated value obtained by inputting the training data into the estimation model and the actual measured value included in the training data for each signal and for each data point (each point in the time series). For each signal, the setting unit 14 determines whether the number of data points whose calculated deviation exceeds the deviation threshold exceeds 0.3% of the total number of points. If the percentage of data points whose deviation exceeds the deviation threshold exceeds 0.3%, the setting unit 14 sets the number of signals exceeding 0.3% in (1) and sets the remaining number of signals to values that are equally distributed in (2) and (3). If the number of signals is odd, (2) is allocated one more signal (rounding up the fraction). For example, if the total number of signals is 10, and for 5 of those signals, the deviation between the estimated value and the measured value exceeds the deviation threshold of 3σ, then the setting unit 14 sets the number of signals to 5 for (1), 3 for (2), and 2 for (3).
なお、0.3%の根拠は、3σの考え方に基づいている。正規分布のデータに対し±3σを閾値とした場合、全データの99.7%は閾値内に収まり、残りの0.3%のデータは閾値外に存在する。従って、閾値を超えたデータ点数が全点数の0.3%を超える信号は、正常な学習データにおいても外れ値が多い信号(値が大きく変動する信号)であると見なすことができる。このような信号は、実運用で誤検知増加を招く可能性があるため、(1)として設定することで誤検知を抑制する。 The basis for the 0.3% figure is based on the concept of 3σ. When ±3σ is used as a threshold for normally distributed data, 99.7% of the data falls within the threshold, while the remaining 0.3% falls outside the threshold. Therefore, signals where the number of data points exceeding the threshold exceeds 0.3% of the total data points can be considered signals with many outliers (signals with large fluctuations) even in normal training data. Such signals can lead to an increase in false positives in practical operation; therefore, setting it as (1) suppresses false positives.
次に(1)~(3)に設定する異常レベルについて説明する。自動配分する重みについては、例えば、設定部14は、(b)推定手法については(1)40%、(2)40%、(3)20%と設定する。(c)MT法+推定手法については(1)10%、(2)25%、(3)25%と設定する。何れの場合も(1)に対する重み付けについては、推定値と実測値の偏差が偏差閾値を超えた信号数が(1)の信号数以上で(2)の信号数未満となった場合の異常レベルには、それが誤検知である可能性を考慮した値が設定されるようにする。 Next, we will explain the abnormality levels to be set for (1) to (3). Regarding the automatically allocated weights, for example, the setting unit 14 sets the following for (b) the estimation method: (1) 40%, (2) 40%, (3) 20%. For (c) the MT method + estimation method, it sets the following: (1) 10%, (2) 25%, (3) 25%. In all cases, for the weighting of (1), the abnormality level set when the number of signals exceeding the deviation threshold (where the deviation between the estimated and measured values is greater than or equal to the number of signals in (1) but less than the number of signals in (2)) takes into account the possibility of false detection.
例えば、(b)推定手法において、5個の信号のうち2個の信号が0.3%を超えている場合、(1)の信号数は2個、異常レベルは40%、(2)の信号数は2個、異常レベルは40%、(3)の信号数は1個、異常レベルは20%となる。 For example, in estimation method (b), if two out of five signals exceed 0.3%, then the number of signals in (1) is two and the anomaly level is 40%, the number of signals in (2) is two and the anomaly level is 40%, and the number of signals in (3) is one and the anomaly level is 20%.
例えば、(c)MT法+推定手法において、MT法に40%、残りの60%を推定手法に割り当てる場合において、9個の信号のうち3個の信号が0.3%を超えていれば、(1)の信号数は3個で10%、(2)の信号数は3個で25%、(3)の信号数は3個で25%となる。 For example, in (c) the MT method + estimation method, if 40% is allocated to the MT method and the remaining 60% to the estimation method, and three of the nine signals exceed 0.3%, then the number of signals in (1) is 3, resulting in 10%, the number of signals in (2) is 3, resulting in 25%, and the number of signals in (3) is 3, resulting in 25%.
また、設定部14は、図11に例示する配分パターンの提案画面を生成して、表示装置2へ出力してもよい。例えば、デフォルトで、異常レベルについて、パターンAとして(1)40%,(2)40%,(3)20%という設定、パターンBとして(1)20%,(2)20%,(3)60%という設定、パターンCとして(1)60%,(2)20%,(3)20%という設定を用意しておく、そして、設定部14は、モデルに学習データを適用した結果、全信号が0.3%を超える場合はパターンB→パターンA→パターンCの順番で上記の配分パターンを推奨順(パターンBが最も推奨される配分パターン)に並べ、全信号が0.3%未満の場合はパターンC→パターンA→パターンBの順番で上記の配分パターンを推奨順(パターンCが最も推奨される配分パターン)に並べ、図11に例示する提案画面300を生成し、表示装置2へ表示する。そして、ユーザが、上から推奨順に並べられた3つの配分パターンの中から、任意のパターンを選択し、OKボタンをクリックすると、設定画面の設定欄104b~016bに選択した配分パターンにて定められた割合が自動入力される。 Furthermore, the setting unit 14 may generate a suggested distribution pattern screen as illustrated in Figure 11 and output it to the display device 2. For example, by default, settings for abnormality levels are prepared as follows: Pattern A: (1) 40%, (2) 40%, (3) 20%; Pattern B: (1) 20%, (2) 20%, (3) 60%; Pattern C: (1) 60%, (2) 20%, (3) 20%. Then, after applying the training data to the model, if the total signal exceeds 0.3%, the setting unit 14 arranges the above distribution patterns in the recommended order (Pattern B being the most recommended distribution pattern) in the order of Pattern B → Pattern A → Pattern C. If the total signal is less than 0.3%, the setting unit 14 arranges the above distribution patterns in the recommended order (Pattern C being the most recommended distribution pattern) in the order of Pattern C → Pattern A → Pattern B, generates a suggested distribution screen 300 as illustrated in Figure 11, and displays it on the display device 2. Then, the user selects a distribution pattern from the three patterns listed in order of recommendation and clicks the OK button. The percentages specified by the selected distribution pattern are then automatically entered into the settings fields 104b to 1016b on the settings screen.
次に、ユーザは、モデルが警告を出す条件となる異常レベルの閾値を設定する(ステップS13)。次にユーザは設定した異常検知手法と学習データおよび異常検知条件の妥当性を検証する(ステップS15)。ステップS15で妥当性が確認されると、妥当性が確認されたモデルを実際の監視環境に配備する(ステップS16)。 Next, the user sets the anomaly level threshold that triggers the model to issue a warning (step S13). Then, the user validates the configured anomaly detection method, training data, and anomaly detection conditions (step S15). Once validated in step S15, the validated model is deployed to the actual monitoring environment (step S16).
(効果)
以上説明したように、第二実施形態によれば、第一実施形態の効果に加え、MT法や推定手法における閾値、信号数に応じて加算する信号数および異常レベルの設定を自動で行うことができる。
(effect)
As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the threshold in the MT method and estimation method, the number of signals to be added according to the number of signals, and the abnormality level can be set automatically.
図12は、各実施形態に係る異常検知システムのハードウェア構成の一例を示す図である。コンピュータ900は、CPU901、主記憶装置902、補助記憶装置903、入出力インタフェース904、通信インタフェース905を備える。上述の異常検知装置10および他装置3は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各機能は、プログラムの形式で補助記憶装置903に記憶されている。CPU901は、プログラムを補助記憶装置903から読み出して主記憶装置902に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU901は、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置902に確保する。また、CPU901は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置903に確保する。 Figure 12 shows an example of the hardware configuration of an anomaly detection system according to each embodiment. The computer 900 includes a CPU 901, main memory 902, auxiliary storage 903, input/output interface 904, and communication interface 905. The anomaly detection device 10 and other devices 3 described above are implemented in the computer 900. The functions described above are stored in the auxiliary storage 903 in program form. The CPU 901 reads the program from the auxiliary storage 903, loads it into the main memory 902, and executes the above processing according to the program. The CPU 901 also allocates storage space in the main memory 902 according to the program. Furthermore, the CPU 901 allocates storage space in the auxiliary storage 903 to store data being processed, according to the program.
異常検知装置10および他装置3の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各機能部による処理を行ってもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、CD、DVD、USB等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ900に配信される場合、配信を受けたコンピュータ900が当該プログラムを主記憶装置902に展開し、上記処理を実行しても良い。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 A program to implement all or part of the functions of the anomaly detection device 10 and other devices 3 may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be loaded into a computer system and executed to perform processing by each functional unit. Here, "computer system" includes hardware such as the OS and peripheral devices. Furthermore, if a WWW system is used, "computer system" also includes the homepage provisioning environment (or display environment). "Computer-readable recording medium" refers to portable media such as CDs, DVDs, USBs, and storage devices such as hard disks built into the computer system. Also, if this program is distributed to computer 900 via a communication line, computer 900 may load the program into main memory 902 and execute the above processing. Furthermore, the above program may only implement some of the functions described above, and may also be able to implement the above functions in combination with programs already recorded in the computer system.
以上のとおり、本開示に係るいくつかの実施形態を説明したが、これら全ての実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態及びその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As described above, several embodiments relating to this disclosure have been explained. These embodiments are presented as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the claims and its equivalents.
<付記>
実施形態に記載の異常検知装置、異常検知システム、異常検知方法およびプログラムは、例えば以下のように把握される。
<Note>
The anomaly detection device, anomaly detection system, anomaly detection method, and program described in the embodiment can be understood, for example, as follows:
(1)第1の態様に係る異常検知装置10は、プラントの状態を示す複数の信号を取得する信号取得部11と、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲(推定モデルによる推定値を中心とした偏差閾値(例えば3σ)の範囲)外となる前記信号の数に応じた異常レベル(重み付け)を設定する設定部14と、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定する異常判定部16、を有する。
これにより、異常値となった信号数に応じた異常レベルを設定し、異常レベルに基づいて異常と判定することで、例えば、変動の大きな信号が、たまたま異常値となった場合に異常と判定するような誤検知を抑制することができる。
(1) The abnormality detection device 10 according to the first embodiment includes a signal acquisition unit 11 that acquires a plurality of signals indicating the state of the plant, a setting unit 14 that sets an abnormality level (weighting) according to the number of signals whose values are outside the allowable range (the range of a deviation threshold (e.g., 3σ) centered on the estimated value by the estimation model) among the plurality of signals, and an abnormality determination unit 16 that compares the plurality of signals with the allowable range determined for each of the signals, calculates the number of signals that are outside the allowable range, calculates an abnormality level according to the calculated number of signals based on the number of signals and the setting of the abnormality level, and determines an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level.
This allows for setting an abnormality level based on the number of abnormal signals, and by determining whether a signal is abnormal based on this level, it is possible to suppress false detections, such as when a signal with large fluctuations happens to become abnormal.
(2)第2の態様に係る異常検知装置10は、(1)の異常検知装置10であって、前記異常レベルを第1の異常レベルとすると、前記設定部14は、前記第1の異常レベルに対する重み付けである第1の重み付けと、前記複数の信号の少なくとも一部に基づいて前記プラントの異常を判定する判定モデル(MT法の単位空間)によって算出された前記プラントの異常の程度を示す第2の異常レベルに対する重み付け(例えば、MT法40%)である第2の重み付けをさらに設定し、前記異常判定部は、前記判定モデルに基づいて、前記第2の異常レベルをさらに算出し、前記第1の異常レベルに前記第1の重み付けを乗じた値と、前記第2の異常レベルに前記重み付けを乗じた値との和に基づいて、前記プラントの異常を判定する。
これにより、複数のモデルによって異常検知を行うことができ、各モデルに対して重みを設定することで、どのモデルによる異常検知を重視するかを設定することができる。
(2) The abnormality detection device 10 according to the second embodiment is the abnormality detection device 10 of (1), wherein if the abnormality level is the first abnormality level, the setting unit 14 further sets a first weighting which is a weighting for the first abnormality level and a second weighting which is a weighting for the degree of abnormality of the plant (for example, MT method 40%) calculated by a determination model (unit space of the MT method) that determines the abnormality of the plant based on at least a part of the plurality of signals, and the abnormality determination unit further calculates the second abnormality level based on the determination model, and determines the abnormality of the plant based on the sum of the value obtained by multiplying the first abnormality level by the first weighting and the value obtained by multiplying the second abnormality level by the weighting.
This allows anomaly detection to be performed using multiple models, and by setting weights for each model, it is possible to specify which model's anomaly detection should be given more importance.
(3)第3の態様に係る異常検知装置10は、(2)の異常検知装置10であって、前記設定部は、前記第1の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定するか、前記第1の異常レベルと前記第2の異常レベルとに基づいて前記プラントの異常を判定するか、又は、前記第2の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定するかの何れによって異常を判定するかを設定し、前記異常判定部は、前記第1の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定することが設定された場合、前記第1の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定し、前記第1の異常レベルと前記第2の異常レベルとに基づいて前記プラントの異常を判定することが設定された場合、前記第1の異常レベルおよび前記第2の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定し、前記第2の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定する。
これにより、例えば、(a)MT法、(b)推定手法、(c)MT法+推定手法の何れかで異常検知を行うことができる。
(3) The abnormality detection device 10 according to the third embodiment is the abnormality detection device 10 of (2), wherein the setting unit sets whether to determine an abnormality in the plant based on the first abnormality level, or based on the first abnormality level and the second abnormality level, or based on the second abnormality level, and the abnormality determination unit determines an abnormality in the plant based on the first abnormality level if it is set to determine an abnormality in the plant based on the first abnormality level, determines an abnormality in the plant based on the first abnormality level and the second abnormality level if it is set to determine an abnormality in the plant based on the first abnormality level and the second abnormality level, and determines an abnormality in the plant based on the second abnormality level.
This allows for anomaly detection to be performed using, for example, (a) the MT method, (b) an estimation method, or (c) the MT method plus an estimation method.
(4)第4の態様に係る異常検知装置10は、(1)~(3)の異常検知装置10であって、前記複数の信号のうちの一部を説明変数とし、前記複数の信号のうちの一つを目的変数として、前記説明変数として設定された前記信号から前記目的変数として設定された前記変数の値を推定する推定モデルを構築する学習部、をさらに有し、前記設定部は、前記説明変数とする前記信号と、前記目的変数とする前記信号の設定を行う。
これにより、どの信号に基づいて異常判定を行い、どの信号を用いて異常判定に用いる信号を推定するかを設定することができ、例えば、推定精度が低い信号を推定するような状況を防ぐことができる。
(4) The anomaly detection device 10 according to the fourth embodiment is the anomaly detection device 10 according to (1) to (3), further comprising a learning unit which constructs an estimation model which uses a part of the plurality of signals as explanatory variables and one of the plurality of signals as an objective variable, and estimates the value of the variable set as the objective variable from the signal set as the explanatory variable, and the setting unit which sets the signal to be used as the explanatory variable and the signal to be used as the objective variable.
This allows you to configure which signals are used to determine anomalies and which signals are used to estimate the signals used for anomaly determination. For example, it can prevent situations where signals with low estimation accuracy are used for estimation.
(5)第5の態様に係る異常検知装置10は、(1)~(4)の異常検知装置10であって、前記異常判定部による前記プラントの異常の判定結果を通知する異常通知部、をさらに有し、前記異常判定部は、前記判定結果を記憶部に記録し、前記異常通知部は、前記記憶部から前記判定結果を読み出して前記判定結果を出力する。
これにより、過去に発生した異常を照会することができ、検知した異常への対応をスムーズに実施することができる。
(5) The abnormality detection device 10 according to the fifth embodiment is the abnormality detection device 10 of (1) to (4), further comprising an abnormality notification unit that notifies the abnormality determination result of the abnormality determination unit of the plant, wherein the abnormality determination unit records the determination result in a storage unit, and the abnormality notification unit reads the determination result from the storage unit and outputs the determination result.
This allows for the retrieval of past anomalies, enabling smoother responses to detected anomalies.
(6)第6の態様に係る異常検知装置10は、(2)~(5)の異常検知装置10であって、前記設定部は、前記第2の異常レベルの閾値を、前記判定モデルに当該判定モデルの構築に用いた複数の学習データを入力したときに前記判定モデルによって算出された前記第2の異常レベルの標準偏差に基づいて、算出された前記第2の異常レベルの最大値が、(算出された前記第2の異常レベルの平均値+α×算出された前記第2の異常レベルの標準偏差)に含まれるようなαを算出し、(算出した前記α×算出された前記第2の異常レベルの標準偏差)によって計算する。
これにより、判定モデル(MT法)の閾値(MD閾値)を自動的に設定することができる。
(6) The anomaly detection device 10 according to the sixth embodiment is the anomaly detection device 10 of (2) to (5), wherein the setting unit calculates the threshold of the second anomaly level based on the standard deviation of the second anomaly level calculated by the judgment model when a plurality of learning data used to construct the judgment model are input to the judgment model, and calculates α such that the maximum value of the calculated second anomaly level is included in (the average value of the calculated second anomaly level + α × the standard deviation of the calculated second anomaly level), and calculates the threshold of the second anomaly level by (the calculated α × the standard deviation of the calculated second anomaly level).
This allows the threshold (MD threshold) of the judgment model (MT method) to be set automatically.
(7)第7の態様に係る異常検知装置10は、(1)~(6)の異常検知装置10であって、前記設定部は、前記許容範囲の大きさを、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差の標準偏差に基づいて、前記偏差の最大値が、(前記偏差の平均値+β×前記偏差の標準偏差)に含まれるようなβを算出し、(算出した前記β×前記偏差の標準偏差)によって計算する。
これにより、異常判定に用いる信号の閾値(設定画面100の設定欄102の偏差閾値)を自動的に設定することができる。
(7) The anomaly detection device 10 according to the seventh embodiment is the anomaly detection device 10 of (1) to (6), wherein the setting unit calculates the magnitude of the tolerance range based on the standard deviation of the difference between the estimated value of the signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal when a plurality of learning data used to construct the estimation model are input to a predetermined estimation model, and calculates β such that the maximum value of the deviation is included in (mean value of the deviation + β × standard deviation of the deviation), and calculates it by (calculated β × standard deviation of the deviation).
This allows the threshold signal used for anomaly detection (the deviation threshold in the setting field 102 of the setting screen 100) to be set automatically.
(8)第8の態様に係る異常検知装置10は、(1)~(7)の異常検知装置10であって、前記設定部は、複数の前記信号の各々について、所定の推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差を計算し、複数の前記信号のうち、前記偏差の標準偏差が所定の閾値以上の前記信号と、前記閾値未満の前記信号と、に分類し、前記閾値以上の前記信号の数が前記閾値未満の前記信号の数より多い場合、前記閾値以上の前記信号の数が前記閾値未満の前記信号の数より少ない場合と比較して、同じ前記信号の数に対してより小さな異常レベルを設定する。
これにより、信号の異常レベルの配分パターン(設定画面100の設定欄104b~106bの値)を自動的に設定することができる。
(8) The anomaly detection device 10 according to the eighth aspect is the anomaly detection device 10 of (1) to (7), wherein the setting unit calculates the deviation between the estimated value of the signal estimated by a predetermined estimation model and the measured value of the signal for each of the plurality of signals, classifies the plurality of signals into signals whose standard deviation of the deviation is greater than or equal to a predetermined threshold and signals whose standard deviation is less than the threshold, and sets a smaller anomaly level for the same number of signals when the number of signals greater than or equal to the threshold is greater than the number of signals whose standard deviation is less than the threshold.
This allows the distribution pattern of abnormal signal levels (the values in setting fields 104b to 106b on the setting screen 100) to be set automatically.
(9)第9の態様に係る異常検知装置10は、(1)~(8)の異常検知装置10であって、前記設定部は、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の前記信号についての複数のデータ点を有する学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号ごとの推定値と前記学習データに含まれる前記信号の実測値の偏差に基づいて、前記偏差が所定の第2閾値(3σ)を超える前記データ点の割合が所定値(0.3%)を超えるかどうかを前記信号ごとに判定し、前記所定値を超えた前記信号の数を算出して、算出した前記信号の数を、第1の前記許容範囲外となる前記信号の数である第1信号数として設定し、複数の前記信号の全体の信号数から前記第1信号数を減算した値を等分して端数を繰り上げた値を、第2の前記許容範囲外となる前記信号の数である第2信号数として設定し、前記許容範囲外となる前記信号の数が前記第1信号数以上で且つ前記第2信号数未満となったときの前記異常レベルには、前記プラントの異常を誤検知している可能性があることを考慮して定められた所定の値を設定する。
これにより、信号の異常レベルの配分パターン(設定画面100の設定欄104a、104bの値)を自動的に設定することができる。
(9) The anomaly detection device 10 according to the ninth embodiment is the anomaly detection device 10 according to (1) to (8), wherein the setting unit inputs learning data having multiple data points for multiple signals used to construct the estimation model into a predetermined estimation model, and determines for each signal whether the percentage of data points whose deviation exceeds a predetermined second threshold (3σ) exceeds a predetermined value (0.3%) based on the deviation between the estimated value for each signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal included in the learning data, calculates the number of signals that exceed the predetermined value, sets the calculated number of signals as the first number of signals which is the number of signals which is outside the first acceptable range, divides the value obtained by subtracting the first number of signals from the total number of signals of the multiple signals equally and rounds up the fractional part, sets the second number of signals which is the number of signals which is outside the second acceptable range, and sets the anomaly level when the number of signals which is outside the acceptable range is equal to or greater than the first number of signals and less than the second number of signals, a predetermined value determined considering the possibility that an anomaly in the plant may be falsely detected.
This allows the distribution pattern of abnormal signal levels (the values in setting fields 104a and 104b on the setting screen 100) to be set automatically.
(10)第10の態様に係る異常検知システム20は、(1)~(9)の何れかに記載の異常検知装置10と、通知装置(他装置3)と、を含み、前記通知装置は、前記異常検知装置が検知した異常に係る情報を取得する取得部(入出力部31)と、通知対象とする異常の設定を受け付ける設定部32と、前記取得部が取得する異常に係る情報が、前記通知対象とする異常を含む場合に、前記通知対象とする異常を通知する通知部33と、を備える。
どのような異常を通知対象とするかを設定することで、所望の異常の発生を通知することができる。
(10) An anomaly detection system 20 according to the tenth embodiment includes an anomaly detection device 10 as described in any of (1) to (9), and a notification device (other device 3), the notification device comprising: an acquisition unit (input/output unit 31) that acquires information relating to an anomaly detected by the anomaly detection device; a setting unit 32 that accepts the setting of an anomaly to be notified; and a notification unit 33 that notifies the anomaly to be notified when the information relating to the anomaly acquired by the acquisition unit includes the anomaly to be notified.
By configuring which types of anomalies should be included in notifications, it is possible to receive notifications when desired anomalies occur.
(11)第11の態様に係る異常検知方法は、プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、を有する。 (11) An abnormality detection method according to the eleventh embodiment includes the steps of: acquiring a plurality of signals indicating the state of the plant; setting an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the permissible range; comparing the plurality of signals with the permissible range defined for each of the signals to calculate the number of signals that are outside the permissible range; calculating the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level.
(12)第12の態様に係る異常検知方法は、(11)の異常検知方法であって、前記プラントの異常を判定するステップにて、前記プラントが異常と判定された場合に前記異常に係る情報を取得するステップと、通知対象とする異常の設定を受け付けるステップと、前記異常に係る情報を取得するステップにて取得される前記異常に係る情報が、前記通知対象とする異常を含む場合に、前記通知対象とする異常を通知するステップと、をさらに有する。 (12) The anomaly detection method according to the twelfth embodiment is the anomaly detection method of (11), further comprising: a step of determining an anomaly in the plant, a step of acquiring information relating to the anomaly when the plant is determined to be abnormal; a step of accepting the setting of an anomaly to be notified; and a step of notifying the anomaly to be notified when the information relating to the anomaly acquired in the step of acquiring the information relating to the anomaly includes the anomaly to be notified.
(13)第13の態様に係るプログラムは、コンピュータに、プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、を実行させる。 (13) The program according to the 13th embodiment causes the computer to perform the following steps: acquire a plurality of signals indicating the status of the plant; set an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the acceptable range; compare the plurality of signals with the acceptable range defined for each of the signals to calculate the number of signals that are outside the acceptable range; calculate the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determine an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level.
10・・・異常検知装置
11・・・信号取得部
12・・・入力受付部
13・・・制御部
14・・・設定部
15・・・学習部
16・・・異常判定部
17・・・異常通知部
18・・・記憶部
20・・・異常検知システム
2・・・表示装置
3・・・他装置
31・・・入出力部
32・・・設定部
33・・・通知部
34・・・記憶部
900・・・コンピュータ
901・・・CPU
902・・・主記憶装置
903・・・補助記憶装置
904・・・入出力インタフェース
905・・・通信インタフェース
10... Anomaly detection device 11... Signal acquisition unit 12... Input reception unit 13... Control unit 14... Setting unit 15... Learning unit 16... Anomaly determination unit 17... Anomaly notification unit 18... Storage unit 20... Anomaly detection system 2... Display device 3... Other device 31... Input/output unit 32... Setting unit 33... Notification unit 34... Storage unit 900... Computer 901... CPU
902... Main memory 903... Auxiliary memory 904... Input/output interface 905... Communication interface
Claims (17)
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定する設定部と、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定する異常判定部と、
を有し、
前記設定部は、複数の前記信号の各々について、所定の推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差を計算し、複数の前記信号のうち、前記偏差の標準偏差が所定の第1閾値以上の前記信号と、前記第1閾値未満の前記信号と、に分類し、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より多い場合、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より少ない場合と比較して、同じ前記信号の数に対してより小さな前記異常レベルを設定する、
異常検知装置。 A signal acquisition unit that acquires multiple signals indicating the status of the plant,
A setting unit sets an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the acceptable range among the aforementioned plurality of signals,
An abnormality determination unit that compares the plurality of signals with the tolerance range defined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range, calculates the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the number of signals and the setting of the abnormality level, and determines an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level,
It has,
The setting unit calculates the deviation between the estimated value of the signal estimated by a predetermined estimation model and the measured value of the signal for each of the plurality of signals, classifies the plurality of signals into signals whose standard deviation of the deviation is greater than or equal to a predetermined first threshold and signals whose standard deviation is less than the first threshold, and sets a smaller abnormality level for the same number of signals compared to the case where the number of signals greater than or equal to the first threshold is less than the number of signals whose standard deviation is less than the first threshold.
Anomaly detection device.
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定する設定部と、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定する異常判定部と、
を有し、
前記設定部は、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の前記信号についての複数のデータ点を有する学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号ごとの推定値と前記学習データに含まれる前記信号の実測値の偏差に基づいて、前記偏差が所定の第2閾値を超える前記データ点の割合が所定値を超えるかどうかを前記信号ごとに判定し、前記所定値を超えた前記信号の数を算出して、算出した前記信号の数を、第1の前記許容範囲外となる前記信号の数である第1信号数として設定し、複数の前記信号の全体の信号数から前記第1信号数を減算した値を等分して端数を繰り上げた値を、第2の前記許容範囲外となる前記信号の数である第2信号数として設定し、前記許容範囲外となる前記信号の数が前記第1信号数以上で且つ前記第2信号数未満となったときの前記異常レベルには、前記プラントの異常を誤検知している可能性があることを考慮して定められた所定の値を設定する、
異常検知装置。 A signal acquisition unit that acquires multiple signals indicating the status of the plant,
A setting unit sets an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the acceptable range among the aforementioned plurality of signals,
An abnormality determination unit that compares the plurality of signals with the tolerance range defined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range, calculates the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the number of signals and the setting of the abnormality level, and determines an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level,
It has,
The setting unit, upon inputting learning data having multiple data points for multiple signals used to construct the estimation model into a predetermined estimation model, determines for each signal whether the percentage of data points whose deviation exceeds a predetermined second threshold exceeds a predetermined value, based on the deviation between the estimated value for each signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal included in the learning data, calculates the number of signals that exceed the predetermined value, sets the calculated number of signals as the first number of signals which is outside the first acceptable range, divides the value obtained by subtracting the first number of signals from the total number of signals of the multiple signals equally and rounds up the fractional part, sets the second number of signals which is outside the second acceptable range, and sets the abnormality level, which is determined considering the possibility of false detection of an abnormality in the plant, when the number of signals which is outside the acceptable range is equal to or greater than the first number of signals and less than the second number of signals, to a predetermined value.
Anomaly detection device.
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係を設定する設定部と、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と、前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係の設定とに基づいて、算出した前記信号の数が含まれる前記範囲に対応する前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定する異常判定部と、
を有し、
前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係は、前記複数の信号に、値のばらつきの大きい前記信号がいくつ含まれているかに応じて設定され、前記対応関係において設定される前記異常レベルは、前記範囲に含まれる数の前記信号の値が前記許容範囲外となることが、どの程度の可能性で前記プラントの状態が異常となっていることを示すか、に対する重み付けであり、
前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が所定の数だけ含まれる場合と、
前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が含まれない場合と、を比較した場合、
前記所定の数以下の前記範囲に対して、
ばらつきが大きい信号が前記所定の数だけ含まれる場合よりも、ばらつきが大きい信号が含まれない場合の方が大きな異常レベルが設定される、
異常検知装置。 A signal acquisition unit that acquires multiple signals indicating the status of the plant,
A setting unit sets the correspondence between the range of the number of signals whose values are outside the acceptable range and the abnormal level among the aforementioned plurality of signals,
An abnormality determination unit that compares the plurality of signals with the tolerance range defined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range, calculates the abnormality level corresponding to the range that includes the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the correspondence between the range of signals that fall outside the tolerance range and the abnormality level, and determines an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level,
It has,
The correspondence between the range of the number of signals that fall outside the acceptable range and the abnormality level is set according to how many of the multiple signals have a large variation in value, and the abnormality level set in the correspondence is a weighting of how likely it is that the values of the number of signals included in the range fall outside the acceptable range, indicating that the plant is in an abnormal state.
In the case where a predetermined number of the aforementioned multiple signals have a large variation,
When comparing the case in which no signal with a large variation is included among the aforementioned multiple signals,
For the range of the aforementioned predetermined number or less,
A higher abnormality level is set when there are no signals with large variations than when there are a predetermined number of signals with large variations.
Anomaly detection device.
前記設定部は、前記第1の異常レベルに対する重み付けである第1の重み付けと、前記複数の信号の少なくとも一部に基づいて前記プラントの異常を判定する判定モデルによって算出された前記プラントの異常の程度を示す第2の異常レベルに対する重み付けである第2の重み付けをさらに設定し、
前記異常判定部は、前記判定モデルに基づいて、前記第2の異常レベルをさらに算出し、前記第1の異常レベルに前記第1の重み付けを乗じた値と、前記第2の異常レベルに前記第2の重み付けを乗じた値との和に基づいて、前記プラントの異常を判定する、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の異常検知装置。 If the aforementioned abnormality level is referred to as the first abnormality level,
The setting unit further sets a first weighting, which is a weighting for the first abnormality level, and a second weighting, which is a weighting for the second abnormality level, which indicates the degree of abnormality in the plant calculated by a determination model that determines the abnormality of the plant based on at least a portion of the plurality of signals.
The abnormality determination unit further calculates the second abnormality level based on the determination model, and determines an abnormality in the plant based on the sum of the value obtained by multiplying the first abnormality level by the first weighting and the value obtained by multiplying the second abnormality level by the second weighting.
An anomaly detection device according to any one of claims 1 to 3 .
前記異常判定部は、
前記第1の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定することが設定された場合、前記第1の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定し、
前記第1の異常レベルと前記第2の異常レベルとに基づいて前記プラントの異常を判定することが設定された場合、前記第1の異常レベルおよび前記第2の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定し、
前記第2の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定することが設定された場合、前記第2の異常レベルに基づいて前記プラントの異常を判定する、
請求項4に記載の異常検知装置。 The setting unit sets whether to determine an abnormality in the plant based on the first abnormality level, based on the first abnormality level and the second abnormality level, or based on the second abnormality level.
The abnormality determination unit,
If it is set to determine an abnormality in the plant based on the first abnormality level, then the abnormality in the plant is determined based on the first abnormality level.
If it is set to determine the abnormality of the plant based on the first abnormality level and the second abnormality level, the abnormality of the plant is determined based on the first abnormality level and the second abnormality level,
If it is set to determine the abnormality of the plant based on the second abnormality level, then the abnormality of the plant is determined based on the second abnormality level.
An anomaly detection device according to claim 4 .
前記設定部は、前記説明変数とする前記信号と、前記目的変数とする前記信号の設定を行う、
請求項1から請求項5の何れか1項に記載の異常検知装置。 The system further includes a learning unit that constructs an estimation model in which some of the aforementioned multiple signals are used as explanatory variables and one of the aforementioned multiple signals is used as the objective variable, and estimates the value of the signal set as the objective variable from the signals set as the explanatory variables,
The setting unit sets the signal to be used as the explanatory variable and the signal to be used as the objective variable.
An anomaly detection device according to any one of claims 1 to 5 .
をさらに有し、
前記異常判定部は、前記判定結果を記憶部に記録し、
前記異常通知部は、前記記憶部から前記判定結果を読み出して時系列に前記判定結果を表示する、
請求項1から請求項6の何れか1項に記載の異常検知装置。 An abnormality notification unit outputs the abnormality determination result of the abnormality determination unit for the plant.
It further possesses,
The abnormality determination unit records the determination result in the storage unit.
The abnormality notification unit reads the determination result from the storage unit and displays the determination result in chronological order.
An anomaly detection device according to any one of claims 1 to 6 .
請求項4に記載の異常検知装置。 The setting unit calculates the threshold of the second abnormal level based on the standard deviation of the second abnormal level calculated by the judgment model when a plurality of training data used to construct the judgment model are input to the judgment model. The setting unit calculates α such that the maximum value of the calculated second abnormal level is included in (the average value of the calculated second abnormal level + α × the standard deviation of the calculated second abnormal level), and calculates the threshold by (the calculated α × the standard deviation of the calculated second abnormal level).
An anomaly detection device according to claim 4 .
請求項1から請求項8の何れか1項に記載の異常検知装置。 The setting unit calculates the magnitude of the tolerance range based on the standard deviation of the difference between the estimated value of the signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal when a plurality of training data used to construct the estimation model are input to a predetermined estimation model. The setting unit calculates β such that the maximum value of the deviation is included in (mean value of the deviation + β × standard deviation of the deviation), and calculates the magnitude of the tolerance range by (calculated β × standard deviation of the deviation).
An anomaly detection device according to any one of claims 1 to 8 .
通知装置と、を含み、
前記通知装置は、
前記異常検知装置が検知した異常に係る情報を取得する取得部と、
通知対象とする異常の設定を受け付ける設定部と、
前記取得部が取得する前記異常に係る情報が、前記通知対象とする異常を含む場合に、前記通知対象とする異常を通知する通知部と、
を備える異常検知システム。 An anomaly detection device according to any one of claims 1 to 9 ,
Includes a notification device,
The notification device is
An acquisition unit that acquires information related to the abnormality detected by the abnormality detection device,
A setting unit that accepts settings for abnormalities to be notified,
If the information relating to the abnormality acquired by the acquisition unit includes the abnormality to be notified, the notification unit notifies the abnormality to be notified,
An anomaly detection system equipped with the following features.
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、
を有し、
前記設定するステップでは、複数の前記信号の各々について、所定の推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差を計算し、複数の前記信号のうち、前記偏差の標準偏差が所定の第1閾値以上の前記信号と、前記第1閾値未満の前記信号と、に分類し、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より多い場合、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より少ない場合と比較して、同じ前記信号の数に対してより小さな前記異常レベルを設定する、
異常検知方法。 The steps include acquiring multiple signals that indicate the status of the plant,
The steps include setting an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the acceptable range among the aforementioned plurality of signals,
The steps include: comparing the plurality of signals with the tolerance range defined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range; calculating the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level.
It has,
In the setting step, for each of the plurality of signals, the deviation between the estimated value of the signal estimated by a predetermined estimation model and the measured value of the signal is calculated, and the plurality of signals are classified into signals whose standard deviation of the deviation is greater than or equal to a predetermined first threshold and signals whose standard deviation is less than the first threshold, and if the number of signals whose standard deviation is greater than or equal to the first threshold is greater than or equal to the first threshold is greater than or equal to the first threshold is greater than or equal to the first threshold is less than or equal to the first threshold, a smaller abnormality level is set for the same number of signals.
Anomaly detection method.
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、
を有し、
前記設定するステップでは、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の前記信号についての複数のデータ点を有する学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号ごとの推定値と前記学習データに含まれる前記信号の実測値の偏差に基づいて、前記偏差が所定の第2閾値を超える前記データ点の割合が所定値を超えるかどうかを前記信号ごとに判定し、前記所定値を超えた前記信号の数を算出して、算出した前記信号の数を、第1の前記許容範囲外となる前記信号の数である第1信号数として設定し、複数の前記信号の全体の信号数から前記第1信号数を減算した値を等分して端数を繰り上げた値を、第2の前記許容範囲外となる前記信号の数である第2信号数として設定し、前記許容範囲外となる前記信号の数が前記第1信号数以上で且つ前記第2信号数未満となったときの前記異常レベルには、前記プラントの異常を誤検知している可能性があることを考慮して定められた所定の値を設定する、
異常検知方法。 The steps include acquiring multiple signals that indicate the status of the plant,
The steps include setting an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the acceptable range among the aforementioned plurality of signals,
The steps include: comparing the plurality of signals with the tolerance range defined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range; calculating the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level.
It has,
In the setting step, when a predetermined estimation model is input to a predetermined estimation model, learning data having multiple data points for multiple signals used to construct the estimation model is used to determine whether the percentage of data points whose deviation exceeds a predetermined second threshold exceeds a predetermined value, based on the deviation between the estimated value for each signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal included in the learning data, for each signal, the number of signals that exceed the predetermined value is calculated, and the calculated number of signals is set as the first number of signals which is the number of signals outside the first acceptable range, and the value obtained by subtracting the first number of signals from the total number of signals of the multiple signals is divided equally and rounded up is set as the second number of signals which is the number of signals outside the second acceptable range, and when the number of signals outside the acceptable range is equal to or greater than the first number of signals and less than the second number of signals, a predetermined value is set as the abnormality level, taking into consideration the possibility that an abnormality in the plant may be being falsely detected.
Anomaly detection method.
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係を設定するステップと、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と、前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係の設定とに基づいて、算出した前記信号の数が含まれる前記範囲に対応する前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、
を有し、
前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係は、前記複数の信号に、値のばらつきの大きい前記信号がいくつ含まれているかに応じて設定され、前記対応関係において設定される前記異常レベルは、前記範囲に含まれる数の前記信号の値が前記許容範囲外となることが、どの程度の可能性で前記プラントの状態が異常となっていることを示すか、に対する重み付けであり、
前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が所定の数だけ含まれる場合と、
前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が含まれない場合と、を比較した場合、
前記所定の数以下の前記範囲に対して、
ばらつきが大きい信号が前記所定の数だけ含まれる場合よりも、ばらつきが大きい信号が含まれない場合の方が大きな異常レベルが設定される、
異常検知方法。 The steps include acquiring multiple signals that indicate the status of the plant,
The steps include setting a correspondence between the number of signals whose values are outside the acceptable range and the abnormality level among the aforementioned plurality of signals,
The steps include: comparing the plurality of signals with the tolerance range defined for each signal to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range; calculating the abnormal level corresponding to the range that includes the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the correspondence between the range of signals that fall outside the tolerance range and the abnormal level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormal level.
It has,
The correspondence between the range of the number of signals that fall outside the acceptable range and the abnormality level is set according to how many of the multiple signals have a large variation in value, and the abnormality level set in the correspondence is a weighting of how likely it is that the values of the number of signals included in the range fall outside the acceptable range, indicating that the plant is in an abnormal state.
In the case where a predetermined number of the aforementioned multiple signals have a large variation,
When comparing the case in which no signal with a large variation is included among the aforementioned multiple signals,
For the range of the aforementioned predetermined number or less,
A higher abnormality level is set when there are no signals with large variations than when there are a predetermined number of signals with large variations.
Anomaly detection method.
通知対象とする異常の設定を受け付けるステップと、
前記異常に係る情報を取得するステップにて取得される前記異常に係る情報が、前記通知対象とする異常を含む場合に、前記通知対象とする異常を通知するステップと、
をさらに有する請求項11から請求項13の何れか1項に記載の異常検知方法。 In the step of determining an abnormality in the plant, if the plant is determined to be abnormal, the step of obtaining information related to the abnormality,
A step to accept the setting of anomalies to be notified,
If the information relating to the abnormality obtained in the step of obtaining the information relating to the abnormality includes the abnormality to be notified, the step of notifying the abnormality to be notified,
An anomaly detection method according to any one of claims 11 to 13 , further comprising the above.
プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、
を有し、
前記設定するステップでは、複数の前記信号の各々について、所定の推定モデルによって推定された前記信号の推定値と前記信号の実測値の偏差を計算し、複数の前記信号のうち、前記偏差の標準偏差が所定の第1閾値以上の前記信号と、前記第1閾値未満の前記信号と、に分類し、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より多い場合、前記第1閾値以上の前記信号の数が前記第1閾値未満の前記信号の数より少ない場合と比較して、同じ前記信号の数に対してより小さな前記異常レベルを設定する処理、
を実行させるプログラム。 On the computer,
The steps include acquiring multiple signals that indicate the status of the plant,
The steps include setting an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the acceptable range among the aforementioned plurality of signals,
The steps include: comparing the plurality of signals with the tolerance range defined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range; calculating the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level.
It has,
In the setting step, for each of the multiple signals, the deviation between the estimated value of the signal estimated by a predetermined estimation model and the measured value of the signal is calculated, and the multiple signals are classified into signals whose standard deviation of the deviation is greater than or equal to a predetermined first threshold and signals whose standard deviation is less than the first threshold, and when the number of signals whose standard deviation is greater than or equal to the first threshold is greater than or equal to the number of signals whose standard deviation is less than the first threshold, a process is performed to set a smaller abnormality level for the same number of signals compared to when the number of signals whose standard deviation is greater than or equal to the first threshold is less than or equal to the first threshold.
A program that executes the command.
プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数に応じた異常レベルを設定するステップと、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と前記異常レベルの設定とに基づいて、算出した前記信号の数に応じた前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、
を有し、
前記設定するステップでは、所定の推定モデルに当該推定モデルの構築に用いた複数の前記信号についての複数のデータ点を有する学習データを入力したときに前記推定モデルによって推定された前記信号ごとの推定値と前記学習データに含まれる前記信号の実測値の偏差に基づいて、前記偏差が所定の第2閾値を超える前記データ点の割合が所定値を超えるかどうかを前記信号ごとに判定し、前記所定値を超えた前記信号の数を算出して、算出した前記信号の数を、第1の前記許容範囲外となる前記信号の数である第1信号数として設定し、複数の前記信号の全体の信号数から前記第1信号数を減算した値を等分して端数を繰り上げた値を、第2の前記許容範囲外となる前記信号の数である第2信号数として設定し、前記許容範囲外となる前記信号の数が前記第1信号数以上で且つ前記第2信号数未満となったときの前記異常レベルには、前記プラントの異常を誤検知している可能性があることを考慮して定められた所定の値を設定する処理、
を実行させるプログラム。 On the computer,
The steps include acquiring multiple signals that indicate the status of the plant,
The steps include setting an abnormality level corresponding to the number of signals whose values are outside the acceptable range among the aforementioned plurality of signals,
The steps include: comparing the plurality of signals with the tolerance range defined for each of the signals to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range; calculating the abnormality level corresponding to the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the abnormality level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormality level.
It has,
In the setting step, when learning data having multiple data points for multiple signals used to construct the estimation model is input to a predetermined estimation model, it is determined for each signal whether the percentage of data points whose deviation exceeds a predetermined second threshold exceeds a predetermined value, based on the deviation between the estimated value for each signal estimated by the estimation model and the measured value of the signal included in the learning data, the number of signals that exceed the predetermined value is calculated, the calculated number of signals is set as the first number of signals which is outside the first acceptable range, the value obtained by subtracting the first number of signals from the total number of signals of the multiple signals is divided equally and rounded up is set as the second number of signals which is outside the second acceptable range, and when the number of signals which is outside the acceptable range is equal to or greater than the first number of signals and less than the second number of signals, a predetermined value is set for the abnormality level, taking into consideration the possibility that the abnormality of the plant may be being falsely detected.
A program that executes the command.
プラントの状態を示す複数の信号を取得するステップと、
前記複数の信号のうち、その値が許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係を設定するステップと、
前記複数の信号を、それぞれの前記信号ごとに定められた前記許容範囲と比較して、前記許容範囲外となる前記信号の数を算出し、算出した前記信号の数と、前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係の設定とに基づいて、算出した前記信号の数が含まれる前記範囲に対応する前記異常レベルを算出し、算出した前記異常レベルに基づいて、前記プラントの異常を判定するステップと、
を有し、
前記許容範囲外となる前記信号の数の範囲と異常レベルの対応関係は、前記複数の信号に、値のばらつきの大きい前記信号がいくつ含まれているかに応じて設定され、前記対応関係において設定される前記異常レベルは、前記範囲に含まれる数の前記信号の値が前記許容範囲外となることが、どの程度の可能性で前記プラントの状態が異常となっていることを示すか、に対する重み付けであり、
前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が所定の数だけ含まれる場合と、
前記複数の信号のうち、ばらつきが大きい信号が含まれない場合と、を比較した場合、
前記所定の数以下の前記範囲に対して、
ばらつきが大きい信号が前記所定の数だけ含まれる場合よりも、ばらつきが大きい信号が含まれない場合の方が大きな異常レベルが設定される処理、
を実行させるプログラム。 On the computer,
The steps include acquiring multiple signals that indicate the status of the plant,
The steps include setting a correspondence between the number of signals whose values are outside the acceptable range and the abnormality level among the aforementioned plurality of signals,
The steps include: comparing the plurality of signals with the tolerance range defined for each signal to calculate the number of signals that fall outside the tolerance range; calculating the abnormal level corresponding to the range that includes the calculated number of signals based on the calculated number of signals and the setting of the correspondence between the range of signals that fall outside the tolerance range and the abnormal level; and determining an abnormality in the plant based on the calculated abnormal level.
It has,
The correspondence between the range of the number of signals that fall outside the acceptable range and the abnormality level is set according to how many of the multiple signals have a large variation in value, and the abnormality level set in the correspondence is a weighting of how likely it is that the values of the number of signals included in the range fall outside the acceptable range, indicating that the plant is in an abnormal state.
In the case where a predetermined number of the aforementioned multiple signals have a large variation,
When comparing the case in which no signal with a large variation is included among the aforementioned multiple signals,
For the range of the aforementioned predetermined number or less,
A process in which a higher abnormality level is set when there are no signals with large variations than when there are a predetermined number of signals with large variations.
A program that executes the command.
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