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JP7151312B2 - control system - Google Patents

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JP7151312B2 JP2018175608A JP2018175608A JP7151312B2 JP 7151312 B2 JP7151312 B2 JP 7151312B2 JP 2018175608 A JP2018175608 A JP 2018175608A JP 2018175608 A JP2018175608 A JP 2018175608A JP 7151312 B2 JP7151312 B2 JP 7151312B2
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Description

本発明は、監視対象の異常の有無を判定するための制御装置および制御システムに関する。 The present invention relates to a control device and control system for determining the presence or absence of an abnormality in a monitored object.

様々な生産現場において、PLC(プログラマブルコントローラ)などの制御装置を用いて制御対象となる機械や装置を制御するFA(Factory Automation)技術が広く普及している。生産現場では、機械や装置に対する予知保全により設備稼働率を向上させたいというニーズがある。予知保全とは、監視対象となる機械や装置に生じる何らかの異常の有無を判定して、設備を停止しなければならない状態になる前に、整備や交換などの保守作業を行なうような保全形態を意味する。 In various production sites, FA (Factory Automation) technology for controlling machines and devices to be controlled using a control device such as a PLC (Programmable Controller) is widely used. At production sites, there is a need to improve facility operating rates through predictive maintenance for machines and equipment. Predictive maintenance is a form of maintenance that determines the presence or absence of any abnormalities that occur in the machines and devices to be monitored, and performs maintenance work such as maintenance and replacement before the equipment must be stopped. means.

監視対象の異常の有無を判定する技術として、例えば特開平7-282146号公報(特許文献1)に開示されている半導体製造装置管理システムが知られている。この半導体製造装置管理システムでは、管理コンピュータが、半導体製造装置に付加した各種センサ類より入手したI/O(入出力)データから装置全体の動作タイミングを管理する。さらに、管理コンピュータは、その装置全体の動作タイミングを正常な状態と比較してタイミングの差が管理基準を越えた場合に警告を発生させる。 As a technique for determining the presence or absence of an abnormality in a monitored object, for example, a semiconductor manufacturing equipment management system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-282146 (Patent Document 1) is known. In this semiconductor manufacturing equipment management system, a management computer manages the operation timing of the entire equipment from I/O (input/output) data obtained from various sensors attached to the semiconductor manufacturing equipment. In addition, the management computer compares the operational timing of the entire system with normal conditions and generates an alarm if the timing difference exceeds the management criteria.

特開平7-282146号公報JP-A-7-282146

監視対象の異常の有無を判定するための判定方法は、監視対象の種類毎に異なる。そのため、調整者(以下、「フィールドエンジニア」という)は、監視対象の種類に応じて異常の有無の判定方法を調整する必要がある。判定方法の調整とは、例えば判定基準の調整である。 A determination method for determining whether or not there is an abnormality in the monitoring target differs depending on the type of monitoring target. Therefore, a coordinator (hereinafter referred to as a "field engineer") needs to adjust the method of determining the presence or absence of an abnormality according to the type of object to be monitored. Adjustment of the determination method is, for example, adjustment of the determination criteria.

一方、監視対象を含む制御対象を制御するための制御装置を設計する設計者は、制御装置の動作を規定するユーザプログラムを設計する。設計者は、監視対象の異常の有無を判定するためのプログラム(異常判定プログラム)をユーザプログラム内に規定する。 On the other hand, a designer who designs a control device for controlling a controlled object including a monitored object designs a user program that defines the operation of the control device. The designer defines a program (abnormality determination program) for determining the presence or absence of an abnormality in the monitored object in the user program.

一般に、フィールドエンジニアと設計者とは異なる。さらに、フィールドエンジニアが判定方法を調整するタイミングと設計者がユーザプログラムを設計するタイミングとは異なる。そのため、フィールドエンジニアがユーザプログラムへの影響を考慮しながら判定方法を調整することが困難であるとともに、設計者が判定方法の調整への影響を考慮しながらユーザプログラムを設計することが困難であった。 Field engineers and designers are generally different. Furthermore, the timing for the field engineer to adjust the determination method differs from the timing for the designer to design the user program. Therefore, it is difficult for field engineers to adjust the judgment method while considering the influence on the user program, and it is difficult for the designer to design the user program while considering the influence on the adjustment of the judgment method. rice field.

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、フィールドエンジニアが判定方法の調整作業を行ないやすく、かつ、設計者がユーザプログラムの設計作業を行ないやすい制御装置および制御システムを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device and a control system that facilitate adjustment of a judgment method by a field engineer and facilitate design of a user program by a designer. is to provide

本開示の一例によれば、制御装置は、制御演算部と異常判定部とを備える。制御演算部は、制御対象から周期的に収集される状態値を用いて、制御対象を制御するための制御演算を実行する。異常判定部は、収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から生成される特徴量と予め設定された学習データセットとの比較結果を示すスコアを算出し、算出したスコアと予め設定された判定基準とに基づいて、監視対象の異常の有無を判定する。異常判定部は、制御対象を制御するためのユーザプログラム内に命令が規定されることにより実現される。制御装置は、外部から更新用の学習データセットおよび更新用の判定基準を受けて、現在設定されている学習データセットおよび判定基準をそれぞれ更新する更新部をさらに備える。 According to one example of the present disclosure, the control device includes a control calculation unit and an abnormality determination unit. The control calculation unit uses state values periodically collected from the controlled object to execute control calculations for controlling the controlled object. The anomaly determination unit calculates a score indicating a result of comparison between a feature amount generated from the state values related to the monitored object among the collected state values and a preset learning data set, and compares the calculated score with the preset learning data set. The presence or absence of an abnormality in the monitored object is determined based on the determined determination criteria. The abnormality determination section is implemented by defining instructions in a user program for controlling the controlled object. The control device further includes an updating unit that receives the update learning data set and the update criterion from the outside and updates the currently set learning data set and the criterion, respectively.

この開示によれば、制御装置の設計者は、暫定的に作成された学習データセットおよび判定基準情報を用いて監視対象の異常の有無が判定されるようにユーザプログラムを設計することができる。さらに、フィールドエンジニアは、ユーザプログラムが設計された後に、監視対象の異常の有無を精度良く判定できるように、学習データセットおよび判定基準情報を調整し、調整後の学習データセットおよび判定基準情報を更新部に提供すればよい。このように、上記の制御装置によれば、フィールドエンジニアが判定方法の調整作業を行ないやすく、かつ、設計者がユーザプログラムの設計作業を行ないやすくなる。 According to this disclosure, the designer of the control device can design the user program so that the presence or absence of an abnormality in the monitoring target is determined using the provisionally created learning data set and the determination criterion information. Furthermore, after the user program is designed, the field engineer adjusts the learning data set and the criterion information so that the presence or absence of anomalies in the monitoring target can be determined with high accuracy, and then sends the adjusted learning data set and the criterion information. You can provide it to the update department. Thus, according to the above-described control device, the field engineer can easily adjust the determination method, and the designer can easily design the user program.

上述の開示において、生成される特徴量は、監視対象毎に予め定められている。生成される特徴量に応じて学習データセットおよび判定基準が設定される。この開示によれば、監視対象に応じて、特徴量、学習データセットおよび判定基準を設定できる。 In the above disclosure, the feature amount to be generated is predetermined for each monitoring target. A learning data set and a criterion are set according to the generated feature amount. According to this disclosure, it is possible to set the feature amount, the learning data set, and the criterion according to the monitoring target.

上述の開示において、異常判定部は、ユーザプログラム内にファンクションブロックの形で命令が規定されることにより実現される。この開示によれば、設計者は、ファンクションブロックを用いて、監視対象の異常の有無の判定を実行させるユーザプログラムを容易に設計できる。 In the above disclosure, the abnormality determination section is implemented by defining commands in the form of function blocks in the user program. According to this disclosure, a designer can easily design a user program that determines the presence or absence of an abnormality in a monitored object using function blocks.

上述の開示において、監視対象毎にファンクションブロックと仮の学習データセットと仮の判定基準とが対応付けて予め作成されている。ファンクションブロックが規定されることにより、当該ファンクションブロックに対応する仮の学習データセットおよび仮の判定基準が設定される。この開示によれば、設計者は、ファンクションブロックを規定することにより、監視対象の異常の有無の判定を実行するための仮の学習データセットおよび仮の判定基準を容易に設定できる。 In the above disclosure, a function block, a provisional learning data set, and a provisional determination criterion are associated and created in advance for each monitoring target. By defining a function block, a provisional learning data set and provisional judgment criteria corresponding to the function block are set. According to this disclosure, by defining function blocks, a designer can easily set a temporary learning data set and a temporary determination criterion for determining the presence or absence of an abnormality in a monitoring target.

上述の開示において、異常判定部は、状態値の種類および特徴量の種類を指定する指定情報に従って、特徴量を生成する。更新部は、外部から更新用の指定情報を受けて、現在設定されている指定情報を更新する。この開示によれば、フィールドエンジニアは、監視対象の異常の有無の判定に適した特徴量を適宜調整することができる。 In the above disclosure, the abnormality determination unit generates feature quantities according to designation information that designates the types of state values and the types of feature quantities. The update unit receives specification information for update from the outside and updates the currently set specification information. According to this disclosure, a field engineer can appropriately adjust the feature amount suitable for determining whether there is an abnormality in the monitoring target.

本開示の一例によれば、制御システムは、制御演算部と、異常判定部とを備える。制御演算部は、制御対象から周期的に収集される状態値を用いて、当該制御対象を制御するための制御演算を実行する。異常判定部は、収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から生成される特徴量と予め設定された学習データセットとの比較結果を示すスコアを算出し、算出したスコアと予め設定された判定基準とに基づいて、監視対象の異常の有無を判定する。異常判定部は、制御対象を制御するためのユーザプログラム内に規定されることにより実現される。制御システムは、さらに、決定部と更新部とを備える。決定部は、監視対象に関連する状態値または生成される特徴量を用いて、更新用の学習データセットと更新用の判定基準とを決定する。更新部は、更新用の学習データセットおよび更新用の判定基準を受けて、現在設定されている学習データセットおよび判定基準をそれぞれ更新する。 According to one example of the present disclosure, a control system includes a control calculation section and an abnormality determination section. The control computation unit uses state values periodically collected from the controlled object to execute control computation for controlling the controlled object. The anomaly determination unit calculates a score indicating a result of comparison between a feature amount generated from the state values related to the monitored object among the collected state values and a preset learning data set, and compares the calculated score with the preset learning data set. The presence or absence of an abnormality in the monitored object is determined based on the determined determination criteria. The abnormality determination unit is implemented by being defined within a user program for controlling the controlled object. The control system further comprises a determiner and an updater. The determination unit determines a learning data set for updating and a determination criterion for updating using the state value or the generated feature value related to the monitored object. The updating unit receives the update learning data set and the update criterion, and updates the currently set learning data set and the criterion, respectively.

この開示によっても、フィールドエンジニアが判定方法の調整作業を行ないやすく、かつ、設計者がユーザプログラムの設計作業を行ないやすくなる。 This disclosure also makes it easier for field engineers to adjust the determination method and easier for designers to design user programs.

上述の開示において、制御システムは、ユーザプログラムを作成するプログラム作成部をさらに備える。プログラム作成部は、異常判定部を実現するための命令を規定するファンクションブロックを用いてユーザプログラムを作成し、ファンクションブロックに対応付けられた仮の学習データセットおよび仮の判定基準を設定する。この開示によれば、設計者は、ファンクションブロックを規定することにより、監視対象の異常の有無の判定を実行するための仮の学習データセットおよび仮の判定基準を容易に設定できる。 In the above disclosure, the control system further includes a programming unit that creates a user program. The program creation unit creates a user program using function blocks that define commands for realizing the abnormality determination unit, and sets a temporary learning data set and a temporary determination criterion associated with the function blocks. According to this disclosure, by defining function blocks, a designer can easily set a temporary learning data set and a temporary determination criterion for determining the presence or absence of an abnormality in a monitoring target.

本開示によれば、フィールドエンジニアが判定方法の調整作業を行ないやすく、かつ、設計者がユーザプログラムの設計作業を行ないやすくなる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it becomes easier for a field engineer to adjust a determination method and for a designer to easily design a user program.

本実施の形態に係る制御装置の構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a control device according to an embodiment; FIG. 本実施の形態に係る制御システムの全体構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a control system according to an embodiment; FIG. 設計ツール装置のハードウェア構成例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of a design tool device; 設計ツール装置のソフトウェア構成例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing a software configuration example of a design tool device; 監視対象の異常の有無を判定するためのファンクションブロックと付属データとの対応関係の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between function blocks and attached data for determining whether or not there is an abnormality in a monitoring target; 監視対象の異常の有無を判定するためのファンクションブロックの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of function blocks for determining whether or not there is an abnormality in a monitored object; FIG. 図6に示すファンクションブロックを用いて作成されたユーザプログラムの一例を示す図である。7 is a diagram showing an example of a user program created using the function blocks shown in FIG. 6; FIG. 本実施の形態に係る制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a hardware configuration example of a control device according to the present embodiment; FIG. 本実施の形態に係るサポート装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing a hardware configuration example of a support device according to the present embodiment; FIG. 本実施の形態に係る制御システムの主要なソフトウェア構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a main software configuration example of the control system according to the present embodiment; FIG. 図10に示す解析ツールに含まれる機能モジュールの概要を示すブロック図である。11 is a block diagram showing an overview of functional modules included in the analysis tool shown in FIG. 10; FIG. 本実施の形態に係る制御システムの異常判定処理の基本的な考え方を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the basic concept of abnormality determination processing of the control system according to the present embodiment; 本実施の形態に係る制御システムの異常判定処理の手順を概略した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram outlining the procedure of abnormality determination processing of the control system according to the present embodiment; 本実施の形態に係る制御装置において実行される異常判定処理の手順を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the procedure of abnormality determination processing executed in the control device according to the present embodiment; 本実施の形態に係る解析処理の内容を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the contents of analysis processing according to the present embodiment; 図15に示される(a)~(c)の処理の概要を視覚的に示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram visually showing an overview of the processes (a) to (c) shown in FIG. 15; 本実施の形態に係るサポート装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an example of a processing procedure of the support device according to the present embodiment; 図17のステップS6においてフィールドエンジニアに提供されるユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen provided to a field engineer in step S6 of FIG. 17; 図17のステップS8においてユーザに提供されるユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。18 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen provided to the user in step S8 of FIG. 17; FIG. 変形例に係る制御システムの主要なソフトウェア構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of main software composition of a control system concerning a modification. 図20に示す解析ツールに含まれる機能モジュールの概要を示すブロック図である。21 is a block diagram showing an overview of functional modules included in the analysis tool shown in FIG. 20; FIG. 変形例に係る解析処理の概要を視覚的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows visually the outline|summary of the analysis process which concerns on a modification. 変形例に係るサポート装置の処理手順を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a processing procedure of a support device concerning a modification. 図23のステップS108において、サポート装置がフィールドエンジニアに提供するユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。FIG. 24 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen provided by the support device to the field engineer in step S108 of FIG. 23; 変形例に係るサポート装置の解析ツールが実行する特徴量の重要度を評価する処理を説明するための模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a process of evaluating the importance of feature amounts executed by the analysis tool of the support device according to the modification;

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, identical parts and components are given identical reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description of these will not be repeated.

§1 適用例
まず、図1を参照して、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1は、本実施の形態に係る制御装置の構成例を示す模式図である。制御装置100は、例えばPLC(プログラマブルロジックコントローラ)である。図1に示されるように、制御装置100は、制御演算部10と、異常判定部20と、更新部30とを備える。
§1 Application Example First, an example of a scene to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a control device according to this embodiment. The control device 100 is, for example, a PLC (Programmable Logic Controller). As shown in FIG. 1 , the control device 100 includes a control calculation section 10 , an abnormality determination section 20 and an update section 30 .

制御演算部10は、制御対象から周期的に収集される状態値を用いて、当該制御対象を制御するための制御演算を実行する。 The control computation unit 10 uses state values periodically collected from the controlled object to execute control computation for controlling the controlled object.

本明細書において、「状態値」は、任意の制御対象(含む:監視対象)にて観測できる値を包含する。「状態値」は、例えば、任意のセンサにより測定できる物理値、リレーやスイッチなどのON/OFF状態、PLCがサーボドライバに与える位置、速度、トルクなどの指令値、PLCが演算に用いる変数値などを含み得る。 In this specification, the "state value" includes a value that can be observed in any controlled object (including: monitored object). "State values" are, for example, physical values that can be measured by any sensor, ON/OFF states of relays and switches, command values such as position, speed, and torque given to the servo driver by the PLC, and variable values used by the PLC for calculation. and so on.

異常判定部20は、制御演算部10によって収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から生成される特徴量と学習データセット41との比較結果を示すスコアを算出する。異常判定部20は、特徴量指定情報43に従って特徴量を生成する。特徴量指定情報43は、状態値の種類と特徴量の種類(または特徴量の生成方法(たとえば算出アルゴリズム))とを指定する情報であり、監視対象毎に予め設定される。異常判定部20によって生成される特徴量の個数は、1または複数である。異常判定部20は、算出したスコアと判定基準情報で示される判定基準(典型的にはしきい値)とに基づいて、監視対象の異常の有無を判定する。学習データセット41および判定基準情報42は、生成される特徴量に応じて予め設定される。 The abnormality determination unit 20 calculates a score indicating a comparison result between the learning data set 41 and the feature amount generated from the state values related to the monitored object among the state values collected by the control calculation unit 10 . The abnormality determination unit 20 generates feature amounts according to the feature amount designation information 43 . The feature amount designation information 43 is information for designating the type of state value and the type of feature amount (or the method of generating the feature amount (for example, calculation algorithm)), and is set in advance for each monitoring target. The number of feature quantities generated by the abnormality determination unit 20 is one or more. The abnormality determination unit 20 determines whether or not there is an abnormality in the monitoring target based on the calculated score and a criterion (typically a threshold value) indicated by the criterion information. The learning data set 41 and the criterion information 42 are set in advance according to the feature amount to be generated.

本明細書において、「スコア」は、1または複数の特徴量の組が、外れ値または異常値である可能性の度合いを示す値を意味する。スコアは、その値が大きいほど異常値である可能性が高いように算出される(但し、異常値である可能性が高くなるほどスコアが小さな値を示すようにしてもよい)。スコアの算出方法については、後に詳述する。 As used herein, "score" means a value that indicates the degree of likelihood that a set of one or more feature values is an outlier or anomaly. The score is calculated such that the higher the value, the higher the possibility of being an abnormal value (however, the higher the possibility of being an abnormal value, the smaller the score may be). A method of calculating the score will be described in detail later.

異常判定部20は、制御対象を制御するためのユーザプログラム内に命令が規定されることにより実現される。ユーザプログラムは、制御対象に応じて任意に設計される。 Abnormality determination unit 20 is implemented by defining commands in a user program for controlling a controlled object. The user program is arbitrarily designed according to the object to be controlled.

更新部30は、外部のサポート装置から更新用の学習データセットおよび判定基準情報を受けて、現在設定されている学習データセット41および判定基準情報42をそれぞれ更新する。 The update unit 30 receives a learning data set for update and determination criterion information from an external support device, and updates the currently set learning data set 41 and determination criterion information 42, respectively.

このように、本実施の形態に係る制御装置100は、ユーザプログラム内に命令が規定されることにより実現される異常判定部20を備える。制御装置100は、さらに、異常判定部20が監視対象の異常の有無を判定する際に用いる学習データセット41および判定基準情報42を更新する更新部30を備える。これにより、制御装置100の設計者は、暫定的に作成された学習データセットおよび判定基準情報を用いて監視対象の異常の有無が判定されるようにユーザプログラムを設計することができる。すなわち、設計者は、フィールドエンジニアによる異常の有無の判定方法の調整を考慮することなく、ユーザプログラムを設計することができる。 As described above, the control device 100 according to the present embodiment includes the abnormality determination section 20 that is realized by defining commands in the user program. The control device 100 further includes an update unit 30 that updates the learning data set 41 and the determination reference information 42 used when the abnormality determination unit 20 determines whether there is an abnormality in the monitored object. Thereby, the designer of the control device 100 can design the user program so that the presence or absence of an abnormality in the monitored object is determined using the provisionally created learning data set and the determination criterion information. That is, the designer can design the user program without considering the adjustment of the abnormality determination method by the field engineer.

さらに、フィールドエンジニアは、ユーザプログラムが設計された後に、監視対象の異常の有無を精度良く判定できるように、学習データセットおよび判定基準情報を調整し、調整後の学習データセットおよび判定基準情報を更新部30に提供すればよい。これにより、調整後の学習データセットおよび判定基準情報を用いて、監視対象の異常の有無が判定される。 Furthermore, after the user program is designed, the field engineer adjusts the learning data set and the criterion information so that the presence or absence of anomalies in the monitoring target can be determined with high accuracy, and then sends the adjusted learning data set and the criterion information. It may be provided to the update unit 30 . As a result, the presence or absence of an abnormality in the monitoring target is determined using the adjusted learning data set and the determination criterion information.

以上のように、本実施の形態に係る制御装置100によれば、フィールドエンジニアが判定方法の調整作業を行ないやすく、かつ、設計者がユーザプログラムの設計作業を行ないやすくなる。 As described above, according to the control device 100 of the present embodiment, the field engineer can easily adjust the determination method, and the designer can easily design the user program.

§2 構成例
<2-1.制御システムの全体構成例>
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図2は、本実施の形態に係る制御システムの全体構成例を示す模式図である。
§2 Configuration example <2-1. Overall configuration example of control system>
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of the control system according to this embodiment.

図2に示されるように、本実施の形態に係る制御システム1は、主たる構成要素として、制御対象を制御する制御装置100と、制御装置100に接続される設計ツール装置200と、制御装置100に接続されるサポート装置300とを含む。 As shown in FIG. 2, the control system 1 according to the present embodiment includes, as main components, a control device 100 that controls a controlled object, a design tool device 200 that is connected to the control device 100, and a control device 100. and a support device 300 connected to.

設計ツール装置200は、制御装置100を設計するためのツールである。設計ツール装置200は、設計者による操作に応じて、制御対象を制御するためのユーザプログラムを作成する。 A design tool device 200 is a tool for designing the control device 100 . The design tool device 200 creates a user program for controlling the controlled object according to the operation by the designer.

設計者は、ユーザプログラムを作成するフェーズ、ユーザプログラムの動作を確認するフェーズ、ユーザプログラムのバグを修正するフェーズなど、様々な場面で設計ツール装置200を使用する。 A designer uses the design tool device 200 in various situations, such as a phase of creating a user program, a phase of checking the operation of the user program, and a phase of correcting bugs in the user program.

ユーザプログラムには、監視対象の異常の有無を判定するための命令(以下、「異常判定命令」という)が規定される。設計ツール装置200は、作成されたユーザプログラムと、当該ユーザプログラム内の異常判定命令に対応付けられる、特徴量指定情報と仮の学習データセットと仮の判定基準情報とを制御装置100に設定する。 The user program defines an instruction (hereinafter referred to as an "abnormality determination instruction") for determining the presence or absence of an abnormality in the monitored object. The design tool device 200 sets, in the control device 100, the created user program, the feature amount designation information, the provisional learning data set, and the provisional determination criterion information that are associated with the abnormality determination instruction in the user program. .

制御装置100は、PLCなどの、一種のコンピュータとして具現化されてもよい。制御装置100は、フィールドネットワーク2を介して制御対象に配置された1または複数のフィールドデバイスと接続されるとともに、別のフィールドネットワーク3を介して1または複数の操作表示装置400と接続される。なお、操作表示装置400はオプショナルな構成であり、制御システム1の必須の構成ではない。 The control device 100 may be embodied as a kind of computer, such as a PLC. The control device 100 is connected via a field network 2 to one or a plurality of field devices placed on a controlled object, and is connected via another field network 3 to one or a plurality of operation display devices 400 . Note that the operation display device 400 is an optional configuration and not an essential configuration of the control system 1 .

制御対象は、様々な種類の機械や装置を含み得る。制御対象は、例えば、一軸アクチュエータやエアシリンダなどである。図2に示す例では、制御装置100は、このような制御対象に含まれるサーボドライバ619,629と接続される。サーボドライバ619,629は、サーボモータ618,628の回転速度やトルクをそれぞれ制御する。さらに、制御装置100は、I/O(入出力)ユニット16を介して報知装置18と接続する。 Control targets may include various types of machines and devices. The controlled object is, for example, a uniaxial actuator or an air cylinder. In the example shown in FIG. 2, the control device 100 is connected to servo drivers 619 and 629 included in such controlled objects. Servo drivers 619 and 629 control the rotation speed and torque of servo motors 618 and 628, respectively. Furthermore, the control device 100 is connected to a notification device 18 via an I/O (input/output) unit 16 .

フィールドネットワーク2およびフィールドネットワーク3は、産業用ネットワークを採用することが好ましい。このような産業用ネットワークとしては、EtherCAT(登録商標)、EtherNet/IP(登録商標)、DeviceNet(登録商標)、CompoNet(登録商標)などが知られている。 Field networks 2 and 3 preferably employ industrial networks. EtherCAT (registered trademark), EtherNet/IP (registered trademark), DeviceNet (registered trademark), CompoNet (registered trademark), and the like are known as such industrial networks.

制御装置100は、システムプログラムおよび設計ツール装置200によって設定されたユーザプログラムに従った動作を行なう。図1に示す制御演算部10および異常判定部20は、当該システムプログラムおよびユーザプログラムを実行することにより実現される。すなわち、制御装置100は、当該ユーザプログラムに従って、以下の(1)~(3)の処理を実行する。
(1)制御対象から周期的に状態値を収集する処理。
(2)設計ツール装置200によって設定された特徴量指定情報に従って、収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から特徴量を生成する処理。
(3)生成される特徴量と現在設定されている学習データセットとの比較結果を示すスコアを算出し、算出したスコアと現在設定されている判定基準情報(しきい値)とに基づいて、監視対象の異常の有無を判定する処理。
The control device 100 operates according to the system program and the user program set by the design tool device 200 . The control calculation unit 10 and the abnormality determination unit 20 shown in FIG. 1 are implemented by executing the system program and the user program. That is, the control device 100 executes the following processes (1) to (3) according to the user program.
(1) A process of periodically collecting state values from a controlled object.
(2) A process of generating a feature amount from the state values related to the monitored object among the collected state values according to the feature amount designation information set by the design tool device 200 .
(3) Calculate a score indicating a comparison result between the generated feature amount and the currently set learning data set, and based on the calculated score and the currently set determination criterion information (threshold value), Processing to determine whether there is an abnormality in the monitoring target.

上記の(1)の処理では、制御装置100は、例えば、サーボモータ618,628のトルク値、サーボドライバ619,629の電流値、サーボドライバ619,629の電圧値などの状態値を収集する。 In the process (1) above, the control device 100 collects state values such as the torque values of the servo motors 618 and 628, the current values of the servo drivers 619 and 629, and the voltage values of the servo drivers 619 and 629, for example.

制御装置100は、さらに、サポート装置300から更新用の学習データセットおよび判定基準情報を受け、現在設定されている学習データセットおよび判定基準情報をそれぞれ更新する。当該更新は、図1に示す更新部30によって実行される。そのため、更新が一度もされていないとき、上記の(3)の処理では、設計ツール装置200によって設定された仮の学習データセットと仮の判定基準情報とを用いて、監視対象の異常の有無が判定される。サポート装置300から更新用の学習データセットおよび判定基準情報を受けると、上記の(3)の処理では、当該更新用の学習データセットおよび判定基準情報を用いて、監視対象の異常の有無が判定される。 Control device 100 further receives a learning data set and determination criterion information for update from support device 300, and updates the currently set learning data set and determination criterion information, respectively. The updating is performed by the updating unit 30 shown in FIG. Therefore, when the update has not been performed even once, in the above process (3), the provisional learning data set and the provisional determination criterion information set by the design tool device 200 are used to determine whether or not there is an abnormality in the monitoring target. is determined. When the update learning data set and the determination criterion information are received from the support device 300, in the above process (3), the presence or absence of an abnormality in the monitoring target is determined using the update learning data set and the determination criterion information. be done.

制御装置100は、監視対象に異常有りと判定すると、その旨を任意の方法で報知してもよい。図2に示す例では、制御装置100は、I/Oユニット16を介して接続される報知装置18を点滅および/または鳴動させることで報知する。報知方法としては、報知装置18に限らず、任意のインジケータ、音声出力装置、音声合成装置、電子メール、任意の端末への通知、などを用いることができる。 When the control device 100 determines that there is an abnormality in the monitored object, the control device 100 may notify the fact by any method. In the example shown in FIG. 2, the control device 100 notifies by blinking and/or ringing the notification device 18 connected via the I/O unit 16 . The notification method is not limited to the notification device 18, and any indicator, voice output device, voice synthesizer, e-mail, notification to any terminal, or the like can be used.

サポート装置300は、監視対象の異常の有無の判定が適切に実施されるように、更新用の学習データセットおよび判定基準情報を生成する。サポート装置300は、監視対象に関連する状態値から生成された特徴量を制御装置100から取得し、取得した特徴量に対して解析処理を実行することにより、更新用の学習データセットおよび判定基準情報を生成する。サポート装置300は、生成した更新用の学習データセットおよび判定基準情報を制御装置100に提供する。これにより、制御装置100に設定される学習データセットおよび判定基準情報が更新される。 The support device 300 generates a learning data set for update and determination criterion information so that determination of the presence or absence of an abnormality in the monitoring target is appropriately performed. The support device 300 acquires from the control device 100 a feature amount generated from the state value related to the monitoring target, and performs an analysis process on the acquired feature amount to obtain a learning data set for update and a determination criterion. Generate information. The support device 300 provides the control device 100 with the generated update learning data set and the criterion information. Thereby, the learning data set and the criterion information set in the control device 100 are updated.

<2-2.設計ツール装置のハードウェア構成例>
図3は、設計ツール装置200のハードウェア構成例を示す模式図である。設計ツール装置200は、典型的には、汎用のコンピュータで構成される。なお、制御装置100が配置される製造現場における保守性の観点から、設計ツール装置200は、可搬性に優れたノート型のパーソナルコンピュータであることが好ましい。
<2-2. Hardware configuration example of the design tool device>
FIG. 3 is a schematic diagram showing a hardware configuration example of the design tool device 200. As shown in FIG. The design tool device 200 is typically composed of a general-purpose computer. From the standpoint of maintainability at the manufacturing site where the control device 100 is arranged, the design tool device 200 is preferably a portable notebook personal computer.

図3に示す例の設計ツール装置200は、記憶部201と、オペレーティングシステム(OS)を含む各種プログラムを実行するCPU202とを備える。記憶部201は、BIOSや各種データを格納するROM(Read Only Memory)204と、CPU202でのプログラムの実行に必要なデータを格納するための作業領域を提供するRAM206と、CPU202で実行されるプログラムなどを不揮発的に格納するハードディスク(HDD)208とを含む。 The design tool device 200 of the example shown in FIG. 3 includes a storage unit 201 and a CPU 202 that executes various programs including an operating system (OS). The storage unit 201 includes a ROM (Read Only Memory) 204 that stores BIOS and various data, a RAM 206 that provides a work area for storing data necessary for the execution of programs by the CPU 202, and programs executed by the CPU 202. and a hard disk (HDD) 208 that nonvolatilely stores such as.

設計ツール装置200は、さらに、設計ツール装置200に指示を入力するために設計者が操作するキーボード210およびマウス212を含む操作部203、および情報を設計者に提示するためのディスプレイ214を含む。設計ツール装置200は、制御装置100などと通信するための通信インターフェイス218を含む。通信インターフェイス218は、制御装置100が備えるUSBインターフェイス(図示略)と通信するためにUSB通信モジュールを含み得る。 The design tool device 200 further includes an operation unit 203 including a keyboard 210 and a mouse 212 operated by the designer to input instructions to the design tool device 200, and a display 214 for presenting information to the designer. The design tool device 200 includes a communication interface 218 for communicating with the controller 100 or the like. Communication interface 218 may include a USB communication module to communicate with a USB interface (not shown) provided by controller 100 .

設計ツール装置200は、光学記録媒体8からそれに格納されている開発支援環境を提供するためのサポートプログラムを読み取るための光学記録媒体読取装置216を含む。 The design tool device 200 includes an optical recording medium reader 216 for reading from the optical recording medium 8 a support program for providing a development support environment stored therein.

設計ツール装置200が備えるこれらのコンポーネントは、内部バス220を介して互いに通信可能に接続されている。 These components of the design tool device 200 are communicably connected to each other via an internal bus 220 .

図3には、CPU202等のプロセッサがプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路(例えば、ASICまたはFPGAなど)を用いて実装してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のOSを並列的に実行させるとともに、各OS上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。 FIG. 3 shows a configuration example in which necessary functions are provided by a processor such as the CPU 202 executing a program. , ASIC or FPGA). In this case, virtualization technology may be used to execute a plurality of OSs with different purposes in parallel, and necessary applications may be executed on each OS.

<2-3.設計ツール装置のソフトウェア構成例>
図4は、設計ツール装置200のソフトウェア構成例を示す模式図である。図4に示すソフトウェアに含まれる命令コードは、適切なタイミングで読出され、設計ツール装置200のCPU202へ提供されて実行される。また、図4に示すソフトウェアは、光学記録媒体8に格納されて提供されるサポートプログラムに含まれる。
<2-3. Software configuration example of the design tool device>
FIG. 4 is a schematic diagram showing a software configuration example of the design tool device 200. As shown in FIG. Instruction codes included in the software shown in FIG. 4 are read out at appropriate timing, provided to CPU 202 of design tool device 200, and executed. Further, the software shown in FIG. 4 is included in the support program stored in the optical recording medium 8 and provided.

図4に示されるように、設計ツール装置200には、OS240、プログラミングアプリケーション250、ファンクションブロックライブラリ280および付属データ記憶部290が実装される。設計ツール装置200ではOS240が実行され、プログラミングアプリケーション250を実行可能な環境が提供される。 As shown in FIG. 4, the design tool device 200 is equipped with an OS 240, a programming application 250, a function block library 280 and an attached data storage unit 290. FIG. The design tool device 200 runs an OS 240 and provides an environment in which a programming application 250 can be executed.

ファンクションブロックライブラリ280は、プログラミングアプリケーション250が利用するPLC用のプログラム部品であるファンクションブロック(FB)のライブラリである。ファンクションブロックライブラリ280は、監視対象毎に予め作成された、当該監視対象の異常の有無を判定するためのファンクションブロック282を含む。 The function block library 280 is a library of function blocks (FBs), which are program parts for the PLC used by the programming application 250 . The function block library 280 includes function blocks 282 that are created in advance for each monitored object and used to determine whether there is an abnormality in the monitored object.

付属データ記憶部290は、監視対象の異常の有無を判定するためのファンクションブロック毎に予め作成された付属データ292を記憶する。 The attached data storage unit 290 stores attached data 292 created in advance for each function block for determining the presence or absence of an abnormality in the monitoring target.

図5は、監視対象の異常の有無を判定するためのファンクションブロックと付属データとの対応関係の一例を示す図である。図5に示す例では、ファンクションブロック282aと付属データ292aとが対応付けられ、ファンクションブロック282bと付属データ292bとが対応付けられている。ファンクションブロック282a,282bは、それぞれ監視対象「A」,「B」の異常の有無を判定するために予め作成されたプログラム部品である。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between function blocks and attached data for determining whether or not there is an abnormality in a monitored object. In the example shown in FIG. 5, a function block 282a and attached data 292a are associated, and a function block 282b and attached data 292b are associated. The function blocks 282a and 282b are program parts prepared in advance for determining whether there is an abnormality in the monitoring targets "A" and "B", respectively.

付属データ292aは、監視対象「A」の異常の有無を判定するために用いられる特徴量を生成するための特徴量指定情報43aと、特徴量指定情報43aに対応する仮の学習データセット41aおよび判定基準情報42aとを含む。付属データ292bは、監視対象「B」の異常の有無を判定するために用いられる特徴量を生成するための特徴量指定情報43bと、特徴量指定情報43bに対応する仮の学習データセット41bおよび判定基準情報42bとを含む。 The attached data 292a includes the feature amount designation information 43a for generating the feature amount used for determining the presence or absence of an abnormality in the monitoring target "A", the temporary learning data set 41a corresponding to the feature amount designation information 43a, and the and criteria information 42a. The attached data 292b includes the feature amount designation information 43b for generating the feature amount used for determining the presence or absence of an abnormality in the monitoring target "B", the temporary learning data set 41b corresponding to the feature amount designation information 43b, and the and criteria information 42b.

なお、以下では、特徴量指定情報43a,43b,・・・を特に区別しない場合、特徴量指定情報43a,43b,・・・の各々を「特徴量指定情報43」という。同様に、学習データセット41a,41b,・・・を特に区別しない場合、学習データセット41a,41b,・・・の各々を「学習データセット41」という。判定基準情報42a,42b,・・・を特に区別しない場合、判定基準情報42a,42b,・・・の各々を「判定基準情報42」という。 In addition, hereinafter, each of the feature quantity designation information 43a, 43b, . Similarly, when the learning data sets 41a, 41b, . . . are not particularly distinguished, each of the learning data sets 41a, 41b, . When the criteria information 42a, 42b, . . . are not particularly distinguished, each of the criteria information 42a, 42b, .

このように、監視対象毎にファンクションブロック282と仮の学習データセット41と仮の判定基準情報42とが対応付けて予め作成されている。 In this way, the function block 282, the provisional learning data set 41, and the provisional criterion information 42 are created in advance for each monitoring target.

特徴量指定情報43は、監視対象に応じて適宜設定され、1または複数の特徴量を指定する。例えば監視対象がボールねじのサーボモータである場合、サーボモータのトルクを状態値の種類として指定し、平均値を特徴量として指定する特徴量指定情報が設定される。 The feature quantity designation information 43 is appropriately set according to the monitored object, and designates one or a plurality of feature quantities. For example, if the object to be monitored is a ball screw servomotor, feature quantity designation information is set that designates the torque of the servomotor as the type of state value and designates the average value as the feature quantity.

学習データセット41は、監視対象が正常であるときに取り得る特徴量を含む学習データのセットである。 The learning data set 41 is a set of learning data including feature values that can be taken when the monitored object is normal.

判定基準情報42は、監視対象の異常の有無を判定する基準(典型的にはしきい値)を示す情報である。例えば、特徴量と学習データセット41との比較結果を示すスコアがしきい値よりも大きい場合に異常有りと判定され、スコアがしきい値よりも小さい場合に異常無しと判定される。 The determination criterion information 42 is information indicating a criterion (typically a threshold value) for determining whether or not there is an abnormality in the monitored object. For example, if the score indicating the comparison result between the feature amount and the learning data set 41 is larger than a threshold value, it is determined that there is an abnormality, and if the score is smaller than the threshold value, it is determined that there is no abnormality.

なお、以下の説明においては、判定基準の典型例としてしきい値を用いる形態について例示するが、判定基準としては、しきい値に限られず、任意の幅を有する許容範囲や、複数の値により規定される条件であってもよい。 In the following description, a form using a threshold value as a typical example of the determination criterion will be illustrated, but the determination criterion is not limited to the threshold value. It may be a prescribed condition.

付属データ292を作成する段階では、監視対象を実際に動作させていないため、シミュレーション等により暫定的に仮の学習データセット41および判定基準情報42が作成されている。 At the stage of creating the attached data 292, since the monitoring target is not actually operated, the provisional learning data set 41 and the criterion information 42 are provisionally created by simulation or the like.

図4に戻って、プログラミングアプリケーション250は、エディタ252と、コンパイラ254と、デバッガ256と、GUI(Graphical User Interface)モジュール258と、シミュレータ260と、データ格納部270とを含む。プログラミングアプリケーション250に含まれるそれぞれのモジュールは、典型的には、光学記録媒体8(図3参照)にサポートプログラムとして格納された状態で流通して、設計ツール装置200にインストールされる。 Returning to FIG. 4, programming application 250 includes editor 252 , compiler 254 , debugger 256 , GUI (Graphical User Interface) module 258 , simulator 260 and data storage unit 270 . Each module included in the programming application 250 is typically distributed as a support program stored in the optical recording medium 8 (see FIG. 3) and installed in the design tool device 200 .

エディタ252は、ユーザプログラム130のソースプログラムを作成するための入力および編集といった機能を提供する。より具体的には、エディタ252は、設計者がキーボード210やマウス212を操作してユーザプログラム130のソースプログラムを作成する機能に加えて、作成したソースプログラムの保存機能および編集機能を提供する。エディタ252は、設計者の操作に応じて、ファンクションブロックライブラリ280から選択されたファンクションブロック282を用いて、ユーザプログラム130のソースプログラムを作成する。 Editor 252 provides input and editing functions for creating the source program of user program 130 . More specifically, the editor 252 provides a function of creating the source program of the user program 130 by the designer operating the keyboard 210 and the mouse 212, as well as a saving function and an editing function of the created source program. The editor 252 creates the source program of the user program 130 using function blocks 282 selected from the function block library 280 according to the designer's operation.

コンパイラ254は、ソースプログラムをコンパイルして、制御装置100で実行可能なプログラム形式のユーザプログラム130を生成する機能を提供する。 Compiler 254 provides a function of compiling a source program and generating user program 130 in a program format executable by control device 100 .

デバッガ256は、ユーザプログラム130のソースプログラムに対してデバッグを行うための機能を提供する。このデバッグの内容としては、ソースプログラムのうち設計者が指定した範囲を部分的に実行する、ソースプログラムの実行中における変数値の時間的な変化を追跡する、といった動作を含む。 Debugger 256 provides a function for debugging the source program of user program 130 . Contents of this debugging include operations such as partially executing a range specified by the designer in the source program and tracing temporal changes in variable values during execution of the source program.

GUIモジュール258は、設計者が各種データやパラメータなどを入力するためのユーザインターフェイス画面を提供する機能を有する。当該ユーザインターフェイス画面は、ディスプレイ214(図3参照)に表示される。GUIモジュール258は、操作部203が受け付けた操作、並びに、ユーザプログラム130に基づいてユーザインターフェイス画面を提供する。 The GUI module 258 has a function of providing a user interface screen for the designer to input various data and parameters. The user interface screen is displayed on display 214 (see FIG. 3). The GUI module 258 provides a user interface screen based on the operation received by the operation unit 203 and the user program 130 .

シミュレータ260は、設計ツール装置200内に制御装置100でのプログラムの実行をシミュレーションする環境を構築する。 The simulator 260 builds an environment for simulating program execution in the control device 100 in the design tool device 200 .

データ格納部270には、作成されたユーザプログラム130が格納される。ユーザプログラム130の作成が完了すると、通信インターフェイス218(図3参照)を介して、データ格納部270に格納されたユーザプログラム130が制御装置100に設定される。このとき、ユーザプログラム130内に規定されるファンクションブロック282に対応する付属データ292が付属データ記憶部290から読み出され、当該付属データ292も制御装置100に設定される。 The created user program 130 is stored in the data storage unit 270 . When the creation of the user program 130 is completed, the user program 130 stored in the data storage unit 270 is set in the control device 100 via the communication interface 218 (see FIG. 3). At this time, the attached data 292 corresponding to the function block 282 defined in the user program 130 is read from the attached data storage unit 290 and the attached data 292 is also set in the control device 100 .

このように、設計ツール装置200は、監視対象の異常の有無を判定するための命令を規定するファンクションブロック282を用いてユーザプログラム130を作成するプログラム作成部として動作する。そして、設計ツール装置200は、ファンクションブロック282に対応付けられた仮の学習データセット41および仮の判定基準情報42を制御装置100に設定する。すなわち、設計者は、監視対象に応じたファンクションブロック282を選択することにより、当該監視対象の異常の有無を判定するために用いられる学習データセット41および判定基準情報42を暫定的に設定することができる。 In this way, the design tool device 200 operates as a program creating unit that creates the user program 130 using the function block 282 that defines commands for determining whether there is an abnormality in the monitored object. The design tool device 200 then sets the provisional learning data set 41 and the provisional criterion information 42 associated with the function block 282 in the control device 100 . That is, the designer can provisionally set the learning data set 41 and the criterion information 42 used for determining whether or not there is an abnormality in the monitoring target by selecting the function block 282 according to the monitoring target. can be done.

なお、図4に示す例では、ファンクションブロックライブラリ280および付属データ記憶部290が設計ツール装置200に実装されるものとした。しかしながら、ファンクションブロックライブラリ280および付属データ記憶部290は、設計ツール装置200とネットワークを介して接続可能なサーバ装置に実装されてもよい。 In the example shown in FIG. 4, it is assumed that the function block library 280 and the attached data storage unit 290 are installed in the design tool device 200. FIG. However, function block library 280 and attached data storage unit 290 may be implemented in a server device that can be connected to design tool device 200 via a network.

図6は、監視対象の異常の有無を判定するためのファンクションブロックの一例を示す図である。図6に示す例のファンクションブロック282では、入力端子「Axis」に監視対象の状態値(軸変数)が入力される。入力端子「Enable」に「TRUE」が入力されると、ファンクションブロック282が実行され、監視対象の異常の有無が判定される。判定結果は、出力端子「Error」から出力される。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a function block for determining whether there is an abnormality in the monitored object. In the function block 282 of the example shown in FIG. 6, the state value (axis variable) to be monitored is input to the input terminal "Axis". When "TRUE" is input to the input terminal "Enable", the function block 282 is executed to determine whether or not there is an abnormality in the monitored object. The determination result is output from the output terminal "Error".

図7は、図6に示すファンクションブロックを用いて作成されたユーザプログラムの一例を示す図である。図7に示す例のユーザプログラムでは、ファンクションブロック282の出力端子「Error」から異常有りを示す判定結果が出力されると、「Error Lamp」で示される報知装置18(図2参照)が点灯する。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a user program created using the function blocks shown in FIG. In the example user program shown in FIG. 7, when a judgment result indicating that there is an abnormality is output from the output terminal "Error" of the function block 282, the notification device 18 (see FIG. 2) indicated by "Error Lamp" lights up. .

設計ツール装置200を用いることにより、設計者は、暫定的に作成された付属データ292に対応付けられたファンクションブロック282を用いてユーザプログラムを作成できる。そのため、フィールドエンジニアが監視対象の異常の有無の判定方法の調整を行なう前であったとしても、設計者は、図7に示されるようなユーザプログラム130を作成できる。さらに、設計者は、デバッガ256およびシミュレータ260を利用することにより、作成したユーザプログラム130のバグを修正したり、作成したユーザプログラム130の動作を確認したりできる。 By using the design tool device 200, the designer can create a user program using the function blocks 282 associated with the temporarily created attached data 292. FIG. Therefore, the designer can create the user program 130 as shown in FIG. 7 even before the field engineer adjusts the method of determining whether there is an abnormality in the monitored object. Furthermore, the designer can use the debugger 256 and the simulator 260 to correct bugs in the created user program 130 and to check the operation of the created user program 130 .

<2-4.制御装置のハードウェア構成例>
図8は、本実施の形態に係る制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。図8に示す例の制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro-Processing Unit)などのプロセッサ102と、チップセット104と、主メモリ106と、ストレージ108と、上位ネットワークコントローラ110と、USB(Universal Serial Bus)コントローラ112と、メモリカードインターフェイス114と、内部バスコントローラ122と、フィールドバスコントローラ118,120と、I/Oユニット124,…とを含む。
<2-4. Hardware configuration example of control device>
FIG. 8 is a block diagram showing a hardware configuration example of the control device according to this embodiment. The control device 100 of the example shown in FIG. , a USB (Universal Serial Bus) controller 112, a memory card interface 114, an internal bus controller 122, field bus controllers 118, 120, an I/O unit 124, .

プロセッサ102は、ストレージ108に格納された各種プログラムを読み出して、主メモリ106に展開して実行することで、制御演算部10、異常判定部20および更新部30(図1参照)を実現する。チップセット104は、プロセッサ102と各コンポーネントとの間のデータ伝送などを制御する。 The processor 102 reads various programs stored in the storage 108, develops them in the main memory 106, and executes them, thereby realizing the control calculation unit 10, the abnormality determination unit 20, and the update unit 30 (see FIG. 1). The chipset 104 controls data transmission between the processor 102 and each component.

ストレージ108には、基本的な機能を実現するためのシステムプログラム150と、制御対象を制御するためのユーザプログラム130と、特徴量指定情報43と、学習データセット41と、判定基準情報42とが格納される。ユーザプログラム130と特徴量指定情報43と学習データセット41と判定基準情報42とは、上述したように設計ツール装置200から提供され、ストレージ108に格納される。 The storage 108 contains a system program 150 for realizing basic functions, a user program 130 for controlling a controlled object, feature quantity designation information 43, a learning data set 41, and criterion information 42. Stored. The user program 130, the feature quantity designation information 43, the learning data set 41, and the criterion information 42 are provided from the design tool device 200 and stored in the storage 108 as described above.

上位ネットワークコントローラ110は、上位ネットワーク6を介した他の装置との間のデータの遣り取りを制御する。USBコントローラ112は、USB接続を介して、設計ツール装置200またはサポート装置300との間のデータの遣り取りを制御する。 The host network controller 110 controls exchange of data with other devices via the host network 6 . USB controller 112 controls data exchange with design tool device 200 or support device 300 via a USB connection.

メモリカードインターフェイス114は、メモリカード116を着脱可能に構成されており、メモリカード116に対してデータを書込み、メモリカード116から各種データ(ユーザプログラムやトレースデータなど)を読出すことが可能になっている。 The memory card interface 114 is configured such that a memory card 116 can be attached/detached, and data can be written to the memory card 116, and various data (user program, trace data, etc.) can be read from the memory card 116. ing.

内部バスコントローラ122は、制御装置100に搭載されるI/Oユニット124,…との間でデータを遣り取りするインターフェイスである。 The internal bus controller 122 is an interface that exchanges data with the I/O units 124, .

フィールドバスコントローラ118は、フィールドネットワーク2を介した他の装置との間のデータの遣り取りを制御する。同様に、フィールドバスコントローラ120は、フィールドネットワーク3を介した他の装置との間のデータの遣り取りを制御する。 Fieldbus controller 118 controls data exchange with other devices via field network 2 . Similarly, the fieldbus controller 120 controls data exchange with other devices via the field network 3 .

図8には、プロセッサ102がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路(例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)など)を用いて実装してもよい。あるいは、制御装置100の主要部を、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア(例えば、汎用パソコンをベースとした産業用パソコン)を用いて実現してもよい。この場合には、仮想化技術を用いて、用途の異なる複数のOSを並列的に実行させるとともに、各OS上で必要なアプリケーションを実行させるようにしてもよい。 FIG. 8 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the processor 102 executing a program. (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field-Programmable Gate Array), etc.). Alternatively, the main part of the control device 100 may be implemented using hardware conforming to a general-purpose architecture (for example, an industrial personal computer based on a general-purpose personal computer). In this case, virtualization technology may be used to execute a plurality of OSs with different purposes in parallel, and necessary applications may be executed on each OS.

<2-5.サポート装置のハードウェア構成例>
本実施の形態に係るサポート装置300は、一例として、汎用的なアーキテクチャに従うハードウェア(例えば、汎用パソコン)を用いてプログラムを実行することで実現される。なお、制御装置100が配置される製造現場における保守性の観点から、サポート装置300は、可搬性に優れたノート型のパーソナルコンピュータであることが好ましい。
<2-5. Example of hardware configuration of support device>
Support device 300 according to the present embodiment is realized, for example, by executing a program using hardware conforming to a general-purpose architecture (for example, a general-purpose personal computer). From the standpoint of maintainability at the manufacturing site where the control device 100 is arranged, the support device 300 is preferably a portable notebook personal computer.

図9は、本実施の形態に係るサポート装置300のハードウェア構成例を示すブロック図である。図9に示す例のサポート装置300は、CPUやMPUなどのプロセッサ302と、光学ドライブ304と、主記憶装置306と、二次記憶装置308と、USBコントローラ312と、ローカルネットワークコントローラ314と、入力部316と、表示部318とを含む。これらのコンポーネントは内部バス320を介して接続される。 FIG. 9 is a block diagram showing a hardware configuration example of the support device 300 according to this embodiment. The support device 300 in the example shown in FIG. 9 includes a processor 302 such as a CPU or MPU, an optical drive 304, a main storage device 306, a secondary storage device 308, a USB controller 312, a local network controller 314, an input A portion 316 and a display portion 318 are included. These components are connected via internal bus 320 .

プロセッサ302は、二次記憶装置308に格納された各種プログラムを読み出して、主記憶装置306に展開して実行することで、後述するような解析処理を含む各種処理を実現する。 The processor 302 reads various programs stored in the secondary storage device 308, develops them in the main storage device 306, and executes them, thereby realizing various processing including analysis processing as described later.

二次記憶装置308は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Flash Solid State Drive)などで構成される。二次記憶装置308には、典型的には、制御装置100との間で異常検知機能に関するデータを遣り取りするためのPLCインターフェイスプログラム324と、解析処理を実現するための解析プログラム326と、OS328とが格納される。二次記憶装置308には、図9に示すプログラム以外の必要なプログラムが格納されてもよい。 The secondary storage device 308 is composed of, for example, an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Flash Solid State Drive). The secondary storage device 308 typically contains a PLC interface program 324 for exchanging data related to the abnormality detection function with the control device 100, an analysis program 326 for realizing analysis processing, and an OS 328. is stored. The secondary storage device 308 may store necessary programs other than the programs shown in FIG.

サポート装置300は、光学ドライブ304を有している。コンピュータ読取可能なプログラムを非一過的に格納する記録媒体305(例えば、DVD(Digital Versatile Disc)などの光学記録媒体)から、その中に格納されたプログラムが読取られて二次記憶装置308などにインストールされる。 The support device 300 has an optical drive 304 . A program stored therein is read from a recording medium 305 (for example, an optical recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disc)) that stores a computer-readable program non-transitory, and is stored in a secondary storage device 308 or the like. installed on.

サポート装置300で実行される各種プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体305を介してインストールされてもよいが、ネットワーク上のサーバ装置などからダウンロードする形でインストールするようにしてもよい。また、本実施の形態に係るサポート装置300が提供する機能は、OSが提供するモジュールの一部を利用する形で実現される場合もある。 Various programs executed by the support device 300 may be installed via the computer-readable recording medium 305, or may be installed by being downloaded from a server device or the like on the network. Also, the functions provided by the support device 300 according to the present embodiment may be realized by using some of the modules provided by the OS.

USBコントローラ312は、USB接続を介して制御装置100との間のデータの遣り取りを制御する。ローカルネットワークコントローラ314は、任意のネットワークを介した他の装置との間のデータの遣り取りを制御する。 The USB controller 312 controls data exchange with the control device 100 via a USB connection. Local network controller 314 controls the exchange of data to and from other devices over any network.

入力部316は、キーボードやマウスなどで構成され、ユーザ操作を受付ける。表示部318は、ディスプレイ、各種インジケータ、プリンタなどで構成され、プロセッサ302からの処理結果などを出力する。 An input unit 316 is composed of a keyboard, a mouse, and the like, and receives user operations. A display unit 318 includes a display, various indicators, a printer, and the like, and outputs processing results from the processor 302 and the like.

図9には、プロセッサ302がプログラムを実行することで必要な機能が提供される構成例を示したが、これらの提供される機能の一部または全部を、専用のハードウェア回路(例えば、ASICまたはFPGAなど)を用いて実装してもよい。 FIG. 9 shows a configuration example in which necessary functions are provided by the processor 302 executing a program. Alternatively, it may be implemented using an FPGA, etc.).

<2-6.制御装置およびサポート装置のソフトウェア構成例/機能構成例>
次に、本実施の形態に係る制御システム1を構成する主要な装置のソフトウェア構成例および機能構成例について説明する。図10は、本実施の形態に係る制御システムの主要なソフトウェア構成例を示すブロック図である。
<2-6. Software Configuration Example/Function Configuration Example of Control Device and Support Device>
Next, an example of software configuration and an example of functional configuration of main devices constituting the control system 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 10 is a block diagram showing a main software configuration example of the control system according to this embodiment.

図10を参照して、制御装置100は、主要なソフトウェア構成として、ユーザプログラム130と、更新部30と、時系列データベース(TSDB:Time Series Data Base)140とを含む。 Referring to FIG. 10, control device 100 includes a user program 130, an updating unit 30, and a time series database (TSDB: Time Series Data Base) 140 as its main software configuration.

制御装置100は、フィールドから収集される状態値を変数44の形で管理しており、変数44は予め定められた周期で更新される。 The control device 100 manages state values collected from the field in the form of variables 44, and the variables 44 are updated at predetermined intervals.

ユーザプログラム130は、制御対象を制御するための制御演算命令132と、ファンクションブロック282で規定される命令とを含む。上述したように、ユーザプログラム130は、設計者4が設計ツール装置200を用いて作成され、設計ツール装置200から制御装置100に提供される。 The user program 130 includes control operation instructions 132 for controlling the controlled object and instructions defined by function blocks 282 . As described above, the user program 130 is created by the designer 4 using the design tool device 200 and provided from the design tool device 200 to the control device 100 .

制御演算命令132は、制御対象を制御するための演算の命令を含む。図1に示す制御演算部10は、制御装置100のプロセッサ102が制御演算命令132を実行することにより実現される。 The control operation instruction 132 includes an operation instruction for controlling the controlled object. The control computation unit 10 shown in FIG. 1 is implemented by the processor 102 of the control device 100 executing the control computation instructions 132 .

ファンクションブロック282で規定される命令は、監視対象の異常の有無を判定する一連の命令を含む。図1に示す異常判定部20は、制御装置100のプロセッサ102がファンクションブロック282で規定される命令を実行することにより実現される。そのため、ファンクションブロック282を用いることにより、容易に異常判定部20を実現するユーザプログラム130を作成できる。ファンクションブロック282で規定される命令は、特徴量生成命令134と、書込命令135と、スコア算出命令136と、判定命令137とを含む。 The instructions defined in function block 282 include a series of instructions for determining whether there is an anomaly to be monitored. Abnormality determination unit 20 shown in FIG. 1 is implemented by processor 102 of control device 100 executing instructions defined by function block 282 . Therefore, by using the function block 282, the user program 130 that implements the abnormality determination unit 20 can be easily created. Instructions defined by the function block 282 include a feature generation instruction 134 , a write instruction 135 , a score calculation instruction 136 and a determination instruction 137 .

特徴量生成命令134は、特徴量指定情報43によって指定される種類の状態値から、特徴量指定情報43によって指定される種類の特徴量(例えば、所定時間に亘る平均値、最大値、最小値など)を生成する命令を含む。 The feature quantity generation command 134 generates a feature quantity of a type specified by the feature quantity specification information 43 from the state value of the type specified by the feature quantity specification information 43 (e.g., average value, maximum value, minimum value over a predetermined period of time, etc.).

書込命令135は、生成された特徴量を時系列データベース140に書込む命令を含む。 The write instruction 135 includes an instruction to write the generated feature quantity to the time series database 140 .

時系列データベース140に順次書込まれる特徴量が特徴量データ45として、サポート装置300に出力される。 The feature amounts sequentially written to the time-series database 140 are output to the support device 300 as the feature amount data 45 .

スコア算出命令136は、生成された特徴量と学習データセット41で示される特徴量群との距離(例えば、ユークリッド距離)を、生成された特徴量と学習データセット41との比較結果を示すスコアとして算出する命令を含む。 The score calculation instruction 136 converts the distance (e.g., Euclidean distance) between the generated feature quantity and the feature quantity group indicated by the learning data set 41 into a score indicating the comparison result between the generated feature quantity and the learning data set 41. Includes instructions to calculate as

判定命令137は、算出されたスコアと判定基準情報42で示されるしきい値とを比較し、スコアがしきい値を超える場合に異常有りと判定し、スコアがしきい値を超えない場合に異常無しと判定する命令を含む。 The judgment instruction 137 compares the calculated score with the threshold indicated by the judgment reference information 42, judges that there is an abnormality when the score exceeds the threshold, and judges that there is an abnormality when the score does not exceed the threshold. Includes instructions for judging that there is no abnormality.

更新部30は、制御装置100のプロセッサ102がシステムプログラム150(図8参照)を実行することにより実現される。更新部30は、サポート装置300から更新用の学習データセット51および判定基準情報52を受けると、制御装置100において現在設定されている学習データセット41および判定基準情報42を更新する。すなわち、更新部30は、現在設定されている学習データセット41の内容を、更新用の学習データセット51の内容に更新する。さらに、更新部30は、現在設定されている判定基準情報42の内容を、更新用の判定基準情報52の内容に更新する。 The update unit 30 is implemented by the processor 102 of the control device 100 executing the system program 150 (see FIG. 8). Upon receiving update learning data set 51 and determination criterion information 52 from support device 300 , updating unit 30 updates learning data set 41 and determination criterion information 42 currently set in control device 100 . That is, the update unit 30 updates the contents of the currently set learning data set 41 to the contents of the learning data set 51 for updating. Furthermore, the update unit 30 updates the content of the currently set determination criterion information 42 to the content of the determination criterion information 52 for updating.

一方、サポート装置300は、主要な機能構成として、解析ツール330と、PLCインターフェイス332とを含む。 On the other hand, the support device 300 includes an analysis tool 330 and a PLC interface 332 as main functional components.

解析ツール330は、フィールドエンジニア5の操作に応じて、制御装置100において生成された特徴量からなる特徴量データ45を用いて、更新用の学習データセット51および判定基準情報52を決定する決定部として動作する。解析ツール330は、典型的には、サポート装置300のプロセッサ302が解析プログラム326を実行することで実現される。 The analysis tool 330 is a determination unit that determines the update learning data set 51 and the criterion information 52 using the feature amount data 45 composed of the feature amount generated in the control device 100 according to the operation of the field engineer 5. works as Analysis tool 330 is typically implemented by processor 302 of support device 300 executing analysis program 326 .

PLCインターフェイス332は、制御装置100から特徴量データ45を取得する処理、および、決定された更新用の学習データセット51および判定基準情報52を制御装置100へ送信する処理などを担当する。PLCインターフェイス332は、典型的には、サポート装置300のプロセッサ302がPLCインターフェイスプログラム324を実行することで実現される。 The PLC interface 332 takes charge of the processing of acquiring the feature amount data 45 from the control device 100, the processing of transmitting the determined learning data set 51 for update and the determination criterion information 52 to the control device 100, and the like. PLC interface 332 is typically implemented by processor 302 of support device 300 executing PLC interface program 324 .

図11は、図10に示す解析ツール330に含まれる機能モジュールの概要を示すブロック図である。図11を参照して、サポート装置300の解析ツール330は、主要な機能構成として、ユーザインターフェイス340と、ファイル管理モジュール350と、画面生成モジュール360と、解析モジュール370と、解析ライブラリ380とを含む。 FIG. 11 is a block diagram outlining functional modules included in the analysis tool 330 shown in FIG. Referring to FIG. 11, analysis tool 330 of support device 300 includes user interface 340, file management module 350, screen generation module 360, analysis module 370, and analysis library 380 as main functional configurations. .

ユーザインターフェイス340は、ユーザからの設定を受付けるとともに、ユーザに対して各種情報を提供するための統括的な処理を実行する。具体的な実装形態として、ユーザインターフェイス340は、スクリプトエンジン342を有しており、必要な処理を記述したスクリプトを含む設定ファイル344を読込んで、設定された処理を実行する。 The user interface 340 accepts settings from the user and performs overall processing for providing various types of information to the user. As a specific implementation, the user interface 340 has a script engine 342, reads a setting file 344 containing a script describing necessary processing, and executes the set processing.

ファイル管理モジュール350は、指定されたファイルなどからデータを読込むデータ入力機能352と、生成したデータなどを含むファイルを生成するデータ生成機能354とを含む。 The file management module 350 includes a data input function 352 that reads data from a specified file or the like, and a data generation function 354 that generates a file containing generated data or the like.

画面生成モジュール360は、入力されたデータなどに基づいて折れ線グラフを生成する折れ線グラフ生成機能362、および、ユーザの操作を受けて各種パラメータを変更するパラメータ調整機能364を含む。パラメータの変更に伴って、折れ線グラフ生成機能362は折れ線を更新することもある。折れ線グラフ生成機能362およびパラメータ調整機能364は、グラフライブラリ366を参照して必要な処理を実行する。 The screen generation module 360 includes a line graph generation function 362 that generates a line graph based on input data, etc., and a parameter adjustment function 364 that changes various parameters in response to user operations. The line graph generation function 362 may update the line as the parameters are changed. The line graph generation function 362 and the parameter adjustment function 364 refer to the graph library 366 to perform necessary processing.

解析モジュール370は、解析ツール330の主要な処理を実現するモジュールであり、パラメータ決定機能376を有している。パラメータ決定機能376は、異常の有無の判定処理に必要なパラメータである、学習データセットおよびしきい値を決定する処理を実行する。 The analysis module 370 is a module that implements main processing of the analysis tool 330 and has a parameter determination function 376 . The parameter determination function 376 executes processing for determining a learning data set and a threshold value, which are parameters required for the abnormality determination processing.

解析ライブラリ380は、解析モジュール370に含まれる機能が処理を実行するためのライブラリを含む。より具体的には、解析ライブラリ380は、パラメータ決定機能376が利用する異常判定エンジン386を含む。異常判定エンジン386が実行する処理は、ユーザプログラム130に規定されるファンクションブロック282のスコア算出命令136および判定命令137(図10参照)に従って実行される処理と実質的に同一である。 Analysis library 380 includes libraries for functions included in analysis module 370 to perform processing. More specifically, analysis library 380 includes anomaly determination engine 386 utilized by parameter determination function 376 . The processing executed by the abnormality determination engine 386 is substantially the same as the processing executed according to the score calculation instruction 136 and determination instruction 137 (see FIG. 10) of the function block 282 defined in the user program 130. FIG.

このように、サポート装置300の異常判定エンジン386は、制御装置100の時系列データベース140から提供される特徴量(特徴量データ45)を用いて、制御装置100の異常判定部20と実質的に同一の異常判定処理を実行する。 In this way, the abnormality determination engine 386 of the support device 300 uses the feature quantity (feature quantity data 45) provided from the time-series database 140 of the control device 100 to substantially The same abnormality determination processing is executed.

本実施の形態に係る制御システム1には、制御装置100とサポート装置300との両方において、同一の異常判定処理を実現できる環境が提供されている。このような環境によって、制御装置100における異常判定処理をサポート装置300において再現することができ、この結果、制御装置100で実行させるべき異常判定処理を、サポート装置300において決定できる。 In the control system 1 according to the present embodiment, both the control device 100 and the support device 300 are provided with an environment in which the same abnormality determination process can be realized. In such an environment, the abnormality determination processing in the control device 100 can be reproduced in the support device 300 , and as a result, the support device 300 can determine the abnormality determination processing to be executed in the control device 100 .

より具体的には、サポート装置300の解析モジュール370は、解析ライブラリ380に含まれる異常判定エンジン386による判定結果に基づいて、更新用の学習データセット51および判定基準情報52を決定する。 More specifically, the analysis module 370 of the support device 300 determines the learning data set 51 for updating and the determination criterion information 52 based on the determination result of the abnormality determination engine 386 included in the analysis library 380 .

<2-7.異常判定処理の概要>
次に、本実施の形態に係る制御システムが採用する異常判定処理の概要について説明する。
<2-7. Overview of Abnormality Judgment Processing>
Next, an overview of abnormality determination processing employed by the control system according to the present embodiment will be described.

本実施の形態においては、統計的に得られるデータ集合に対して、監視対象のデータが外れ値であると評価される場合に、異常値として判定する。 In the present embodiment, when monitoring target data is evaluated as an outlier in a statistically obtained data set, it is determined as an abnormal value.

図12は、本実施の形態に係る制御システムの異常判定処理の基本的な考え方を説明するための模式図である。図12に示す例では、特徴量指定情報43は、n個の特徴量の各々を指定している。図12を参照して、まず、n次元空間上において、学習データセットに含まれる各学習データで示される特徴量1,2,3,・・・,nに対応する位置を順次プロットする。プロットされた位置の座標値群を正常値群として規定する。 FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the basic idea of the abnormality determination process of the control system according to this embodiment. In the example shown in FIG. 12, the feature quantity specifying information 43 specifies each of n feature quantities. Referring to FIG. 12, first, positions corresponding to feature amounts 1, 2, 3, . . . Define the set of coordinate values for the plotted locations as the normal set.

そして、任意のサンプリングタイミングで監視対象から収集された1または複数の状態値から特徴量1,2,3,・・・,nを生成し、当該生成されたそれぞれの特徴量に対応する座標(図12の「入力値」に相当する。)を設定する。 Then, feature quantities 1, 2, 3, . (corresponding to “input value” in FIG. 12).

最終的に、n次元空間上における正常値群に対する入力値の外れ度合いに基づいて、当該入力値に対応するサンプリングタイミングにおける監視対象の異常の有無を判定する。図12の正常値群が、監視対象を示す「モデル」に相当する。 Finally, based on the degree of deviation of the input value from the normal value group on the n-dimensional space, it is determined whether there is an abnormality in the monitoring target at the sampling timing corresponding to the input value. The group of normal values in FIG. 12 corresponds to the "model" indicating the monitoring target.

このような外れ度合いに基づく異常判定の手法としては、各点から正常値群までの最短距離に基づいて異常の有無を判定する手法(k近傍法)、正常値群を含むクラスタを含めて距離を評価する局所外れ値因子(LoF:local outlier factor)法、パス長さから算出されるスコアを用いるiForest(isolation forest)法などが知られている。 Methods for judging abnormality based on the degree of deviation include a method for judging the presence or absence of an abnormality based on the shortest distance from each point to the normal value group (k-nearest neighbor method), and an iForest (isolation forest) method using a score calculated from the path length.

図13は、本実施の形態に係る制御システム1の異常判定処理の手順を概略した模式図である。図13を参照して、任意のサンプリングタイミングにおいて監視対象から状態値のセットを収集したとする。このサンプリングタイミングにおける監視対象の異常の有無を判定することになる。 FIG. 13 is a schematic diagram outlining the procedure of abnormality determination processing of the control system 1 according to the present embodiment. Referring to FIG. 13, assume that a set of state values is collected from the monitored object at arbitrary sampling timing. The presence or absence of an abnormality in the monitored object is determined at this sampling timing.

まず、監視対象から収集可能な複数の状態値のうち、特徴量指定情報43(図10参照)によって指定された種類の状態値1,2,3,・・・nを用いて、特徴量指定情報43によって指定された種類の特徴量1,2,3,・・・,nを生成する。 First, among the plurality of state values that can be collected from the monitoring target, the state values 1, 2, 3, . . . , n of the type specified by the information 43 are generated.

なお、同一の状態値から複数の特徴量が生成されてもよい。説明の便宜上、少なくとも4個の特徴量を用いる構成を示すが、本実施の形態に係る異常判定処理においては、少なくとも1つの特徴量があればよい。 Note that a plurality of feature amounts may be generated from the same state value. For convenience of explanation, a configuration using at least four feature amounts is shown, but at least one feature amount is sufficient in the abnormality determination process according to the present embodiment.

続いて、1または複数の特徴量からスコアが算出される。そして、算出されたスコアと判定基準情報42(図10参照)で示されるしきい値とを比較して、監視対象の異常の有無を判定する。 A score is then calculated from one or more feature quantities. Then, the calculated score is compared with the threshold indicated by the criterion information 42 (see FIG. 10) to determine whether or not there is an abnormality in the monitored object.

本実施の形態に係る異常判定処理においては、予め定められた期間(以下、「フレーム」とも称す。)に亘る状態値の時系列データから特徴量を生成し、生成される特徴量を用いてスコアを算出する。 In the abnormality determination process according to the present embodiment, a feature amount is generated from time-series data of state values over a predetermined period (hereinafter also referred to as a "frame"), and the generated feature amount is used to Calculate the score.

図14は、本実施の形態に係る制御装置において実行される異常判定処理の手順を示すフローチャートである。図14に示す各ステップは、典型的には、制御装置100のプロセッサ102がプログラム(システムプログラムおよびユーザプログラム)を実行することで実現される。 FIG. 14 is a flowchart showing the procedure of abnormality determination processing executed by the control device according to the present embodiment. Each step shown in FIG. 14 is typically implemented by processor 102 of control device 100 executing a program (system program and user program).

図14を参照して、制御装置100は、予め定められたフレームの開始条件が成立すると(ステップS50においてYES)、予め定められた1または複数の状態値の収集を開始する(ステップS52)。その後、予め定められたフレームの終了条件が成立すると(ステップS54においてYES)、制御装置100は、当該フレームの期間において収集された状態値のうち特徴量指定情報43によって指定される種類の状態値の時系列データから特徴量指定情報43によって指定される種類の特徴量を生成する(ステップS56)。そして、制御装置100は、生成された1または複数の特徴量に基づいてスコアを算出する(ステップS58)。 Referring to FIG. 14, when a predetermined frame start condition is satisfied (YES in step S50), control device 100 starts collecting one or more predetermined state values (step S52). Thereafter, when a predetermined frame end condition is satisfied (YES in step S54), control device 100 selects the type of state value specified by feature amount specifying information 43 among the state values collected during the period of the frame. A feature amount of the type specified by the feature amount specifying information 43 is generated from the time-series data of (step S56). Then, the control device 100 calculates a score based on the generated one or more feature amounts (step S58).

より具体的には、スコアは、生成された1または複数の特徴量と現在設定されている学習データセット41とを用いて算出される。 More specifically, the score is calculated using one or more generated feature values and the currently set learning data set 41 .

続いて、制御装置100は、算出したスコアが現在設定されている判定基準情報42で示されるしきい値を上回っているか否かを判定する(ステップS60)。算出したスコアがしきい値を上回っていれば(ステップS60においてYESの場合)、制御装置100は、監視対象の異常を報知する(ステップS62)。算出したスコアがしきい値を上回っていなければ(ステップS60においてNOの場合)、制御装置100は、監視対象が正常であると判定する(ステップS64)。そして、ステップS50以下の処理が繰返される。 Subsequently, the control device 100 determines whether or not the calculated score exceeds the threshold indicated by the currently set determination criterion information 42 (step S60). If the calculated score exceeds the threshold (YES in step S60), control device 100 notifies the monitored object of abnormality (step S62). If the calculated score does not exceed the threshold (NO in step S60), control device 100 determines that the monitored object is normal (step S64). Then, the processing after step S50 is repeated.

<2-8.解析処理の概略手順>
次に、本実施の形態に係る解析処理の概略手順について説明する。図15は、本実施の形態に係る解析処理の内容を示す模式図である。図16は、図15に示される(a)~(c)の処理の概要を視覚的に示す模式図である。
<2-8. Outline procedure of analysis processing>
Next, a schematic procedure of analysis processing according to the present embodiment will be described. FIG. 15 is a schematic diagram showing the contents of analysis processing according to the present embodiment. FIG. 16 is a schematic diagram visually showing an overview of the processes (a) to (c) shown in FIG.

図15を参照して、本実施の形態に係る解析処理は、主として、(a)データ入力処理、(b)可視化・ラベル付け処理、(c)しきい値決定処理を含む。 Referring to FIG. 15, analysis processing according to the present embodiment mainly includes (a) data input processing, (b) visualization/labeling processing, and (c) threshold determination processing.

図16を参照して、制御装置100にて生成された特徴量を示す特徴量データ45がサポート装置300へ提供される((a)データ入力処理)。図16に示す例では、特徴量データ45は、監視対象での処理の回数を示すサイクルカウントと、特徴量1,2,3,・・・,nとを含む。 Referring to FIG. 16, feature amount data 45 representing feature amounts generated by control device 100 is provided to support device 300 ((a) data input processing). In the example shown in FIG. 16, the feature amount data 45 includes a cycle count indicating the number of times of processing in the monitoring target and feature amounts 1, 2, 3, . . . , n.

続いて、サポート装置300では、特徴量の可視化および各サンプリングタイミングの特徴量の組に対するラベル付けが実施される((b)可視化・ラベル付け処理)。特徴量の可視化は、基本的には、サポート装置300によって実行され、ラベル付けの全部または一部はユーザが実行してもよい。 Subsequently, the support device 300 visualizes the feature amount and labels the set of feature amounts at each sampling timing ((b) visualization/labeling process). Visualization of the features is basically performed by the support device 300, and all or part of the labeling may be performed by the user.

より具体的な一例として、ユーザは、グラフなどの形で可視化された特徴量を参照しつつ、監視対象の状態が「正常」および「異常」のいずれであるかを、サンプリングタイミング毎に設定する。 As a more specific example, the user sets whether the state of the monitoring target is "normal" or "abnormal" for each sampling timing while referring to the feature amount visualized in the form of a graph or the like. .

次に、「正常」のラベル付けがされた特徴量の組に基づいて更新用の学習データセット51が生成されるとともに、当該学習データセット51と各サンプリングタイミングの特徴量の組とに基づいて、各サンプリングタイミングにおけるスコアが算出される。そして、算出されたスコアを参照して、異常と判定するためのしきい値を決定する((c)しきい値決定)。 Next, a learning data set 51 for updating is generated based on the set of feature values labeled "normal", and based on the learning data set 51 and the set of feature values at each sampling timing, , the score at each sampling timing is calculated. Then, referring to the calculated score, a threshold value for determining abnormality is determined ((c) determination of threshold value).

以上のような手順によって、更新用の学習データセット51および判定基準情報52(しきい値を示す情報)が生成される。生成された更新用の学習データセット51および判定基準情報52は、サポート装置300から制御装置100へ提供される。制御装置100は、現在設定されている学習データセット41および判定基準情報42の内容を更新用の学習データセット51および判定基準情報52の内容に更新する。 Through the above procedure, the update learning data set 51 and the criterion information 52 (information indicating the threshold value) are generated. The generated update learning data set 51 and criterion information 52 are provided from the support device 300 to the control device 100 . The control device 100 updates the contents of the currently set learning data set 41 and the criterion information 42 to the contents of the updating learning data set 51 and the criterion information 52 .

上述したように、設計ツール装置200は、監視対象の異常の有無を判定するための命令を規定するユーザプログラム130を作成する際に、暫定的に定められた仮の学習データセット41および判定基準情報42を制御装置100に設定する。そのため、ユーザプログラム130を実行することができるものの、当該仮の学習データセット41および判定基準情報42を用いるために、精度良く監視対象の異常の有無を判定できない。しかしながら、サポート装置300は、解析処理を行なうことにより、更新用の学習データセット51および判定基準情報52を生成する。すなわち、フィールドエンジニアは、サポート装置300を用いることにより、学習データセットおよびしきい値を適宜調整することができる。これにより、調整後の学習データセットおよびしきい値を用いた異常判定処理が実行され、監視対象の異常の有無の判定精度を向上させることができる。 As described above, when the design tool device 200 creates the user program 130 that defines commands for determining the presence or absence of an abnormality in the monitored object, the provisionally determined temporary learning data set 41 and the determination criteria Information 42 is set in the control device 100 . Therefore, although the user program 130 can be executed, the presence or absence of abnormality in the monitoring target cannot be accurately determined because the provisional learning data set 41 and the determination criterion information 42 are used. However, support device 300 generates update learning data set 51 and determination criterion information 52 by performing analysis processing. That is, the field engineer can use the support device 300 to appropriately adjust the learning data set and threshold. As a result, the abnormality determination process is executed using the adjusted learning data set and the threshold value, and the accuracy of determining whether there is an abnormality in the monitoring target can be improved.

なお、図16に示す(a)~(c)の処理は、適宜繰返し実行することが可能であり、監視対象の状態に応じて学習データセットおよび判定基準情報を順次更新することも可能である。 Note that the processes (a) to (c) shown in FIG. 16 can be repeatedly executed as appropriate, and it is also possible to sequentially update the learning data set and the criterion information according to the state of the monitored object. .

<2-9.サポート装置の処理手順例>
図17は、本実施の形態に係るサポート装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。図17を参照して、まず、サポート装置300は、フィールドエンジニアの操作に応じて解析ツール330を起動させると(ステップS2)、解析ツール330に特徴量データ45を読込ませる(ステップS4)。
<2-9. Example of processing procedure of support device>
FIG. 17 is a flow chart showing an example of the processing procedure of the support device according to this embodiment. Referring to FIG. 17, support device 300 first activates analysis tool 330 in response to an operation by the field engineer (step S2), and causes analysis tool 330 to read feature amount data 45 (step S4).

続いて、解析ツール330は、フィールドエンジニアの選択操作に応じて特徴量の変化を可視化する。フィールドエンジニアは、可視化された特徴量の変化に対して正常および/または異常のラベル付けを行なう(ステップS6)(図15の(b)可視化・ラベル付け処理に対応)。 Subsequently, the analysis tool 330 visualizes changes in feature amounts according to selection operations by the field engineer. The field engineer labels the visualized changes in feature amounts as normal and/or abnormal (step S6) (corresponding to the visualization/labeling process (b) in FIG. 15).

図18は、図17のステップS6においてフィールドエンジニアに提供されるユーザインターフェイス画面500の一例を示す模式図である。図18を参照して、ユーザインターフェイス画面500は、特徴量の変化を可視化する。典型的には、ユーザインターフェイス画面500においては、特徴量の時間的な変化がグラフ化されており、フィールドエンジニアは、このグラフを参照することで、異常または正常の範囲を設定する。なお、フィールドエンジニアが設定する異常範囲および正常範囲は、監視対象が実際に異常になっているか、正常に動作しているかの情報に基づいて設定してもよいし、フィールドエンジニアが異常として判定したい特徴量の変化を任意に設定するようにしてもよい。すなわち、ユーザインターフェイス画面500において設定される異常範囲および正常範囲は、本実施の形態に係る異常判定処理が出力する「異常」または「正常」である状態を規定するものであり、監視対象が実際に異常であるか正常であるかとは、必ずしも一致しなくてもよい。 FIG. 18 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen 500 provided to the field engineer in step S6 of FIG. Referring to FIG. 18, user interface screen 500 visualizes changes in feature amounts. Typically, on the user interface screen 500, changes in feature values over time are graphed, and the field engineer refers to this graph to set the abnormal or normal range. The abnormal range and normal range set by the field engineer may be set based on information on whether the monitoring target is actually abnormal or operating normally. You may make it set the change of a feature-value arbitrarily. That is, the abnormal range and the normal range set on the user interface screen 500 define the "abnormal" or "normal" state output by the abnormality determination process according to the present embodiment. It is not necessarily the same whether the data is abnormal or normal.

より具体的には、ユーザインターフェイス画面500は、特徴量に対する選択受付エリア502と、グラフ表示エリア506と、ヒストグラム表示エリア512とを含む。 More specifically, user interface screen 500 includes a selection acceptance area 502 for feature quantities, a graph display area 506 and a histogram display area 512 .

選択受付エリア502には、特徴量指定情報43で指定される特徴量を示すリストが表示されており、ユーザは、選択受付エリア502に表示されたリスト上で任意の特徴量を選択する。 The selection reception area 502 displays a list indicating feature amounts specified by the feature amount designation information 43 , and the user selects an arbitrary feature amount on the list displayed in the selection reception area 502 .

グラフ表示エリア506には、選択された特徴量の変化を示すグラフ508が表示される。グラフ508は、サンプリング毎の時系列データ、あるいは、監視対象の処理単位(例えば、処理ワーク単位)などで区切られてもよい。 A graph display area 506 displays a graph 508 showing changes in the selected feature amount. The graph 508 may be divided by time-series data for each sampling, or by units of processing to be monitored (for example, units of processing work).

ヒストグラム表示エリア512には、選択された特徴量の変化の分布を示すヒストグラムが表示される。ヒストグラム表示エリア512に表示されるヒストグラムを確認することで、選択した特徴量の主たる範囲などを知ることができる。 The histogram display area 512 displays a histogram showing the distribution of changes in the selected feature amount. By checking the histogram displayed in the histogram display area 512, it is possible to know the main range of the selected feature amount.

ユーザは、グラフ表示エリア506に表示される特徴量の変化(グラフ508)に対して、データの正常範囲および/または異常範囲を設定できる。より具体的には、ユーザインターフェイス画面500は、ラベル付与ツール514を含む。ラベル付与ツール514は、正常ラベル設定ボタン516と、異常ラベル設定ボタン517と、ラベル設定範囲指定ボタン518とを含む。 The user can set a normal range and/or an abnormal range of data for changes in the feature amount (graph 508) displayed in the graph display area 506. FIG. More specifically, user interface screen 500 includes labeling tool 514 . The labeling tool 514 includes a normal label setting button 516 , an abnormal label setting button 517 , and a label setting range specification button 518 .

フィールドエンジニアは、付与するラベルが正常または異常のいずれであるかに応じて、正常ラベル設定ボタン516または異常ラベル設定ボタン517を選択した後、ラベル設定範囲指定ボタン518を選択し、続けて、グラフ表示エリア506の対象となる領域を指定する操作(例えば、ドラッグ操作)を行う。これによって、指定された領域に対して、設定されたラベルが付与される。 The field engineer selects the normal label setting button 516 or the abnormal label setting button 517 according to whether the label to be assigned is normal or abnormal, then selects the label setting range specification button 518, and continues to display the graph. An operation (for example, a drag operation) is performed to specify a target area of the display area 506 . As a result, the specified label is assigned to the specified area.

図18には、異常範囲510が設定されている例を示す。異常範囲510に含まれるサンプリングタイミングの特徴量に対しては、「異常」のラベルが付与され、それ以外の特徴量に対しては、「正常」のラベルが付与される。このように、解析ツール330は、ユーザ操作に従って、生成された複数の特徴量のデータ系列の特定範囲に対して、「正常」および「異常」の少なくとも一方のラベルを付与する機能を有していてもよい。 FIG. 18 shows an example in which an abnormal range 510 is set. The feature amount of the sampling timing included in the abnormal range 510 is labeled as "abnormal", and the other feature amount is labeled as "normal". In this way, the analysis tool 330 has a function of assigning at least one of “normal” and “abnormal” labels to a specific range of data series of a plurality of feature quantities generated in accordance with user operations. may

なお、ヒストグラム表示エリア512に表示されるヒストグラムに対しても、データの正常範囲および/または異常範囲を設定できるようにしてもよい。 A normal range and/or an abnormal range of data may be set for the histogram displayed in the histogram display area 512 as well.

再度図17を参照して、次に、解析ツール330は、フィールドエンジニアの操作に従って、しきい値の決定処理を実行する(ステップS8)。ステップS8の処理は、図15に示す(c)しきい値決定処理に対応する。 Referring to FIG. 17 again, next, analysis tool 330 executes threshold value determination processing according to the operation of the field engineer (step S8). The process of step S8 corresponds to (c) threshold determination process shown in FIG.

このステップS8においては、デフォルトのしきい値が予め設定されている。フィールドエンジニアは、判定精度を示す指標値を確認しながら、しきい値を調整する。 In this step S8, a default threshold value is set in advance. The field engineer adjusts the threshold while checking the index value indicating the judgment accuracy.

図19は、図17のステップS8においてユーザに提供されるユーザインターフェイス画面520の一例を示す模式図である。図19を参照して、ユーザインターフェイス画面520は、異常判定処理に用いるしきい値の選択を受付ける。 FIG. 19 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen 520 provided to the user in step S8 of FIG. Referring to FIG. 19, user interface screen 520 accepts selection of a threshold value to be used for abnormality determination processing.

より具体的には、ユーザインターフェイス画面520は、グラフ表示エリア526を含む。グラフ表示エリア526には、特徴量データ45で示される各サンプリングタイミングの特徴量と学習データセットとに基づいて算出されたスコアの変化を示すグラフ528が表示される。当該学習データセットとして、ステップS8において「正常」とラベル付けされた複数のサンプリングタイミングの特徴量のデータが用いられる。 More specifically, user interface screen 520 includes graph display area 526 . A graph display area 526 displays a graph 528 showing changes in scores calculated based on the feature amount at each sampling timing indicated by the feature amount data 45 and the learning data set. As the learning data set, feature amount data at a plurality of sampling timings labeled as "normal" in step S8 is used.

グラフ表示エリア526に関連付けて、しきい値設定スライダ534が配置されている。しきい値設定スライダ534に対する操作に連動して、設定されているしきい値が変動するとともに、グラフ表示エリア526に表示されるしきい値表示バー535の位置が変動する。このように、しきい値設定スライダ534は、グラフ表示エリア526に表示されたスコアに対するしきい値の設定を受付ける。 A threshold setting slider 534 is arranged in association with the graph display area 526 . In conjunction with the operation of the threshold setting slider 534, the set threshold varies and the position of the threshold display bar 535 displayed in the graph display area 526 also varies. In this way, threshold setting slider 534 accepts threshold setting for the score displayed in graph display area 526 .

グラフ表示エリア526には、指標値を示す数値表示530、および、設定されているしきい値を示す数値表示532が配置されている。しきい値設定スライダ534に対するユーザ操作に連動して、数値表示530,532の値も更新される。 In graph display area 526, numerical display 530 indicating the index value and numerical display 532 indicating the set threshold value are arranged. The values of the numerical displays 530 and 532 are also updated in conjunction with the user's operation on the threshold setting slider 534 .

数値表示530が示す指標値は、現在設定されているしきい値により、どの程度正確な判定が可能かを示す値である。より具体的には、指標値は、現在の設定によれば、ユーザにより設定された正常範囲に含まれる特徴量(すなわち、「正常」のラベルが付与されている特徴量)と、ユーザにより設定された異常範囲に含まれる特徴量(すなわち、「異常」のラベルが付与されている特徴量)とをどの程度正確に区別できるのかを示す。 The index value indicated by the numerical display 530 is a value that indicates how accurate determination is possible with the currently set threshold value. More specifically, according to the current settings, the index value is the feature quantity included in the normal range set by the user (that is, the feature quantity labeled as “normal”) and the feature quantity set by the user. It shows how accurately it can be distinguished from the feature quantity included in the abnormal range (that is, the feature quantity labeled “abnormal”).

指標値は、例えば、TruePositive軸とFalsePositive軸とにより規定されるROC(Receiver Operating Characteristic)曲線に基づいて、AUC(Area Under the Curve)を求めることによって算出される。 The index value is calculated, for example, by obtaining an AUC (Area Under the Curve) based on an ROC (Receiver Operating Characteristic) curve defined by a TruePositive axis and a FalsePositive axis.

例えば、「正常」のラベルが付与されているデータと、「異常」のラベルが付与されているデータとを用いて、100%から誤判定する確率を差し引いた値を指標値として算出する。誤判定とは、「正常」のラベルが付与されているデータを「異常」と判定する、あるいは、「異常」のラベルが付与されているデータを「正常」と判定することである。 For example, using data labeled "normal" and data labeled "abnormal", a value obtained by subtracting the probability of misjudgment from 100% is calculated as an index value. An erroneous determination means that data labeled as "normal" is determined as "abnormal", or data labeled as "abnormal" is determined as "normal".

フィールドエンジニアは、グラフ表示エリア526に表示されるグラフ528の形状や、数値表示530が示す指標値を確認しながら、しきい値の設定を適宜実施する。 The field engineer appropriately sets the threshold while checking the shape of the graph 528 displayed in the graph display area 526 and the index value indicated by the numerical display 530 .

ユーザインターフェイス画面520のリセットボタン536が選択されると、ユーザインターフェイス画面520がデフォルト状態にリセットされる。 When reset button 536 of user interface screen 520 is selected, user interface screen 520 is reset to a default state.

ユーザインターフェイス画面520の更新データ生成ボタン538が選択されると、当該時点において設定されている内容に従って、更新用の学習データセット51および判定基準情報52が生成される。 When the update data generation button 538 of the user interface screen 520 is selected, the learning data set 51 for updating and the criterion information 52 are generated according to the contents set at that time.

再度図17を参照して、図18に示すユーザインターフェイス画面500、および、図19に示すユーザインターフェイス画面520において適宜操作され、ユーザインターフェイス画面520の更新データ生成ボタン538が操作されると(ステップS10においてYES)、解析ツール330は、更新用の学習データセット51および判定基準情報52を生成する(ステップS12)。すなわち、解析ツール330は、フィールドエンジニアによるラベル付けおよびしきい値の調整に応じて、更新用の学習データセット51および判定基準情報52を生成する。具体的には、解析ツール330は、「正常」のラベルが付与された各サンプリングタイミングの特徴量を学習データとする更新用の学習データセット51を生成する。さらに、解析ツール330は、調整されたしきい値を示す更新用の判定基準情報52を生成する。 Referring to FIG. 17 again, when user interface screen 500 shown in FIG. 18 and user interface screen 520 shown in FIG. YES), the analysis tool 330 generates the update learning data set 51 and the criterion information 52 (step S12). That is, the analysis tool 330 generates the updated learning data set 51 and the criterion information 52 according to the labeling and threshold adjustment by the field engineer. Specifically, the analysis tool 330 generates a learning data set 51 for updating, which uses the feature amount of each sampling timing labeled "normal" as learning data. In addition, analysis tool 330 generates updated criteria information 52 indicating the adjusted thresholds.

そして、サポート装置300から制御装置100に対して、ステップS12において生成された更新用の学習データセット51および判定基準情報52が送信され(ステップS14)、制御装置100に設定されている学習データセット41および判定基準情報42が更新される。 Then, the update learning data set 51 and the criterion information 52 generated in step S12 are transmitted from the support device 300 to the control device 100 (step S14), and the learning data set set in the control device 100 41 and criteria information 42 are updated.

なお、指標値などを定期的に確認し、指標値が悪い場合には、フィールドエンジニアは、サポート装置300を操作して、制御装置100に設定されている学習データセット41および判定基準情報42を適宜更新してもよい。指標値が悪い場合とは、監視対象が正常な状態であるのに異常と検知してしまった頻度が相対的に多い、および/または、正常と検知したのに監視対象が正常な状態ではなかった頻度が相対的に多い場合である。 In addition, the field engineer periodically checks the index value and the like, and if the index value is bad, the field engineer operates the support device 300 to change the learning data set 41 and the criterion information 42 set in the control device 100. It may be updated as appropriate. When the index value is bad, the frequency of detecting anomalies is relatively high even though the monitoring target is in a normal state, and/or the monitoring target is not in a normal state even though it is detected as normal. is relatively high.

<2-10.変形例>
上記の説明では、監視対象毎に生成される特徴量の種類が固定される。しかしながら、監視対象の状態に応じて、異常の有無の判定に適切な特徴量の種類が変動する場合もあり得る。そのため、学習データセット41および判定基準情報42とともに、特徴量指定情報43も更新されてもよい。以下に、ユーザプログラム130の作成時に暫定的に定められた仮の特徴量指定情報43が制御装置に設定された後に、フィールドエンジニアがサポート装置を用いて特徴量指定情報43の内容も更新可能な制御システムについて説明する。
<2-10. Variation>
In the above description, the type of feature quantity generated for each monitoring target is fixed. However, depending on the state of the object to be monitored, the type of feature quantity suitable for determining whether there is an abnormality may vary. Therefore, the feature designation information 43 may be updated along with the learning data set 41 and the criterion information 42 . After the provisional feature quantity designation information 43 provisionally determined at the time of creating the user program 130 is set in the control device, the field engineer can also update the contents of the feature quantity designation information 43 using the support device. The control system will be explained.

(2-10-1.制御装置およびサポート装置のソフトウェア構成例/機能構成例)
図20は、変形例に係る制御システムの主要なソフトウェア構成例を示すブロック図である。図20に示す例の制御装置100Aは、図10に示す制御装置100と比較して、更新部30の代わりに更新部30Aを含む点で相違する。さらに、ファンクションブロック282で規定される命令は、書込命令135の代わりに書込命令135Aを含む。
(2-10-1. Software configuration example/functional configuration example of control device and support device)
FIG. 20 is a block diagram showing a main software configuration example of a control system according to a modification. 20 differs from the control device 100 shown in FIG. 10 in that an updating unit 30A is included instead of the updating unit 30. In FIG. Further, the instructions defined in function block 282 include write instruction 135A instead of write instruction 135. FIG.

書込命令135Aは、フィールドから収集される変数44(状態値)を時系列データベース140に書込む命令を含む。 Write instructions 135A include instructions to write variables 44 (state values) collected from fields to time series database 140. FIG.

時系列データベース140に順次書込まれる状態値が生データ46として、サポート装置300Aに出力される。 State values sequentially written to the time-series database 140 are output as the raw data 46 to the support device 300A.

更新部30Aは、図10に示す更新部30の処理に加えて、サポート装置300から更新用の特徴量指定情報53を受けると、制御装置100Aにおいて現在設定されている特徴量指定情報43を更新する処理を行なう。すなわち、更新部30Aは、更新部30と同様に、現在設定されている学習データセット41および判定基準情報42の内容を、更新用の学習データセット51および判定基準情報52の内容にそれぞれ更新する。さらに、更新部30Aは、現在設定されている特徴量指定情報43の内容を、更新用の特徴量指定情報53の内容に更新する。 In addition to the processing of the updating unit 30 shown in FIG. 10, the updating unit 30A, upon receiving the updating feature amount designation information 53 from the support device 300, updates the feature amount designation information 43 currently set in the control device 100A. process. That is, similar to the updating unit 30, the updating unit 30A updates the contents of the currently set learning data set 41 and the determination criterion information 42 to the contents of the learning data set 51 for updating and the determination criterion information 52, respectively. . Furthermore, the update unit 30A updates the content of the currently set feature amount designation information 43 to the content of the feature amount designation information 53 for updating.

図20に示す例のサポート装置300Aは、図10に示すサポート装置300と比較して、解析ツール330の代わりに解析ツール330Aを含む点で相違する。 20 differs from the support device 300 shown in FIG. 10 in that an analysis tool 330A is included instead of the analysis tool 330. The support device 300A shown in FIG.

解析ツール330Aは、フィールドエンジニア5の操作に応じて、制御装置100Aにおいて収集された状態値からなる生データ46を解析し、更新用の学習データセット51、判定基準情報52および特徴量指定情報53を決定する。 Analysis tool 330A analyzes raw data 46 consisting of state values collected in control device 100A according to operation of field engineer 5, learning data set 51 for updating, criterion information 52, and feature quantity designation information 53. to decide.

図21は、図20に示す解析ツール330Aに含まれる機能モジュールの概要を示すブロック図である。図21を参照して、解析ツール330Aは、図11に示す解析ツール330と比較して、解析モジュール370および解析ライブラリ380の代わりに解析モジュール370Aおよび解析ライブラリ380Aをそれぞれ含む点で相違する。解析モジュール370Aは、解析モジュール370と比較して、特徴量生成機能372と、特徴量選択機能374とをさらに含む点で相違する。解析ライブラリ380Aは、特徴量生成機能372が利用する特徴量生成ライブラリ382と、特徴量選択機能374が利用する特徴量選択ライブラリ384とをさらに含む点で相違する。 FIG. 21 is a block diagram showing an overview of functional modules included in analysis tool 330A shown in FIG. Referring to FIG. 21, analysis tool 330A differs from analysis tool 330 shown in FIG. 11 in that it includes analysis module 370A and analysis library 380A instead of analysis module 370 and analysis library 380, respectively. The analysis module 370A differs from the analysis module 370 in that it further includes a feature quantity generation function 372 and a feature quantity selection function 374 . The analysis library 380A is different in that it further includes a feature quantity generation library 382 used by the feature quantity generation function 372 and a feature quantity selection library 384 used by the feature quantity selection function 374 .

特徴量生成機能372は、生データ46に含まれる任意の状態値の時系列データから特徴量を生成する。特徴量生成ライブラリ382には、様々な種類の特徴量(例えば、所定時間に亘る平均値、最大値、最小値など)の各々の生成アルゴリズムが格納されている。 A feature quantity generation function 372 generates a feature quantity from time-series data of arbitrary state values included in the raw data 46 . The feature amount generation library 382 stores algorithms for generating various types of feature amounts (for example, average values, maximum values, minimum values, etc. over a predetermined period of time).

特徴量選択機能374は、異常判定処理に用いる特徴量を選択する処理および特徴量の選択を受付ける処理を実行する。 The feature quantity selection function 374 executes a process of selecting a feature quantity to be used in the abnormality determination process and a process of receiving the selection of the feature quantity.

(2-10-2.解析処理の概略手順)
図22は、変形例に係る解析処理の概要を視覚的に示す模式図である。図22を参照して、変形例に係る解析処理は、主として、(a)データ入力処理、(b)特徴量生成処理、(c)可視化・ラベル付け処理、(d)特徴量選択処理、(e)しきい値決定処理を含む。
(2-10-2. Outline procedure of analysis processing)
FIG. 22 is a schematic diagram visually showing an overview of analysis processing according to the modification. Referring to FIG. 22, the analysis processing according to the modification mainly includes (a) data input processing, (b) feature amount generation processing, (c) visualization/labeling processing, (d) feature amount selection processing, ( e) including a threshold determination process;

図22を参照して、制御装置100Aにて収集された状態値の時系列データである生データ46がサポート装置300Aへ提供される((a)データ入力処理)。生データ46は、サンプリングタイミング毎に1または複数の状態値を含む。 Referring to FIG. 22, raw data 46, which is time-series data of state values collected by control device 100A, is provided to support device 300A ((a) data input processing). Raw data 46 includes one or more state values at each sampling timing.

サポート装置300Aは、入力された生データ46を用いて、1または複数の特徴量を生成する((b)特徴量生成)。この特徴量の生成は、解析ツール330Aの特徴量生成機能372を用いて実現される。通常、複数種類の特徴量が生成される。図22に示す例では、特徴量1,2,3,・・・,Nが生成される。 The support device 300A uses the input raw data 46 to generate one or more feature amounts ((b) feature amount generation). Generation of this feature quantity is achieved using the feature quantity generation function 372 of the analysis tool 330A. Usually, multiple types of feature quantities are generated. In the example shown in FIG. 22, feature amounts 1, 2, 3, . . . , N are generated.

続いて、サポート装置300Aでは、特徴量の可視化および各サンプリングタイミングの特徴量の組に対するラベル付けが実施される((c)可視化・ラベル付け処理)。変形例に係る(c)可視化・ラベル付け処理は、<2-8.解析処理の概略手順>において説明した(b)可視化・ラベル付け処理と同じである。 Subsequently, the support device 300A visualizes the feature amount and labels the set of feature amounts at each sampling timing ((c) visualization/labeling process). The (c) visualization/labeling process according to the modification is described in <2-8. This is the same as the (b) visualization/labeling process described in General procedure of analysis process>.

続いて、収集された状態値から生成される複数の特徴量のうち、異常判定に用いる1または複数の特徴量を選択する((d)特徴量選択)。図22に示す例では、特徴量1,2,k,nの4つが選択されている。 Subsequently, one or a plurality of feature amounts to be used for abnormality determination are selected from among the plurality of feature amounts generated from the collected state values ((d) feature amount selection). In the example shown in FIG. 22, four feature amounts 1, 2, k, and n are selected.

次に、「正常」のラベル付けがされ、かつ選択された特徴量の組に基づいて更新用の学習データセット51が生成される。さらに、当該学習データセット51と各サンプリングタイミングの選択された特徴量の組とに基づいて、各サンプリングタイミングにおけるスコアが算出される。そして、算出されたスコアを参照して、異常と判定するためのしきい値が決定される((e)しきい値決定)。 Next, a learning data set 51 for updating is generated based on the set of features labeled as "normal" and selected. Furthermore, a score at each sampling timing is calculated based on the learning data set 51 and the set of feature amounts selected at each sampling timing. Then, referring to the calculated score, a threshold value for determining abnormality is determined ((e) determination of threshold value).

以上のような手順によって、更新用の学習データセット51、判定基準情報52(しきい値を示す情報)および特徴量指定情報53が生成される。生成された更新用の学習データセット51、判定基準情報52および特徴量指定情報53は、サポート装置300Aから制御装置100Aへ提供される。制御装置100Aは、現在設定されている学習データセット、判定基準情報および特徴量指定情報の内容を更新用の学習データセット51、判定基準情報52および特徴量指定情報53の内容に更新する。 Through the procedure described above, the update learning data set 51, the criterion information 52 (information indicating the threshold value), and the feature quantity designation information 53 are generated. The generated update learning data set 51, criterion information 52, and feature quantity designation information 53 are provided from the support device 300A to the control device 100A. The control device 100A updates the contents of the currently set learning data set, criterion information and feature quantity designation information to the contents of the learning data set 51 for updating, the criterion information 52 and the feature quantity designation information 53 .

(2-10-3.サポート装置の処理手順例)
図23は、変形例に係るサポート装置の処理手順を示すフローチャートである。図23に示すフローチャートは、図17に示すフローチャートと比較して、ステップS30,S32をさらに含むとともに、ステップS4,S8,S12およびS14の代わりにステップS104,S108,S112およびS114をそれぞれ含む点で相違する。
(2-10-3. Example of processing procedure of support device)
FIG. 23 is a flowchart illustrating a processing procedure of the support device according to the modification; Compared to the flowchart shown in FIG. 17, the flowchart shown in FIG. 23 further includes steps S30 and S32, and steps S104, S108, S112 and S114 instead of steps S4, S8, S12 and S14. differ.

図23を参照して、サポート装置300Aは、フィールドエンジニアの操作に応じて解析ツール330Aを起動させると(ステップS2)、解析ツール330Aに生データ46を読込ませる(ステップS104)。 Referring to FIG. 23, support device 300A activates analysis tool 330A in response to the field engineer's operation (step S2), and causes analysis tool 330A to read raw data 46 (step S104).

続いて、解析ツール330Aは、読込んだ生データ46に対するデータクレンジングを実行する(ステップS30)。データクレンジングは、生データ46に含まれる不要なデータを削除する処理である。例えば、生データ46に含まれる時系列データのうち、分散がゼロである状態値(すなわち、何ら変動していない状態値)を削除する。データクレンジングの処理は、解析ツール330Aが自動的に実行してもよいし、解析ツール330Aが削除対象の状態値の候補を提示し、フィールドエンジニアが明示的に削除対象を選択するようにしてもよい。 Subsequently, the analysis tool 330A performs data cleansing on the read raw data 46 (step S30). Data cleansing is a process of deleting unnecessary data included in the raw data 46 . For example, among the time-series data included in the raw data 46, state values with zero variance (that is, state values that do not fluctuate at all) are deleted. The data cleansing process may be automatically executed by the analysis tool 330A, or the analysis tool 330A may present candidate status values to be deleted, and the field engineer may explicitly select the deletion target. good.

さらに、可視化された状態値などを参照して、フィールドエンジニアが不要または不正なデータであると判定した状態値を手動で削除できるようにしてもよい。すなわち、サポート装置300は、生データ46のうち特徴量の生成から除外すべき状態値の選択を受付ける。 Furthermore, the visualized state values and the like may be referred to so that the field engineer can manually delete the state values determined to be unnecessary or incorrect data. That is, the support device 300 accepts the selection of state values to be excluded from the generation of the feature amount from the raw data 46 .

その後、解析ツール330Aは、データクレンジング後の生データ46に含まれる状態値に基づいて、1または複数の特徴量を生成する(ステップS32)。より具体的には、解析ツール330Aの特徴量生成機能372が、生データ46から複数の特徴量を生成する。ステップS32においては、可能な限り多くの種類の特徴量が生成されるようにしてもよい(図22の(b)特徴量生成に対応)。 After that, the analysis tool 330A generates one or more feature amounts based on the state values included in the raw data 46 after data cleansing (step S32). More specifically, feature quantity generation function 372 of analysis tool 330A generates a plurality of feature quantities from raw data 46 . In step S32, as many types of feature values as possible may be generated (corresponding to (b) feature value generation in FIG. 22).

続いて、解析ツール330Aは、フィールドエンジニアの選択操作に応じて特徴量の変化を可視化し、フィールドエンジニアの操作に応じて、可視化された特徴量の変化に対して正常および/または異常のラベル付けを行なう(ステップS6)(図22の(c)可視化・ラベル付け処理に対応)。ステップS6については、<2-9.サポート装置の処理手順例)で説明したため、ここでは詳細な説明を省略する。 Subsequently, the analysis tool 330A visualizes changes in the feature amount according to the field engineer's selection operation, and labels the visualized feature amount changes as normal and/or abnormal according to the field engineer's operation. (step S6) (corresponding to (c) visualization/labeling process in FIG. 22). Regarding step S6, <2-9. The detailed description is omitted here, since the description has been given in the example of the processing procedure of the support device).

次に、解析ツール330Aは、フィールドエンジニアの操作に従って、異常判定に用いる特徴量としきい値とを決定する(ステップS108)。ステップS108の処理は、図22に示す(d)特徴量選択処理および(e)しきい値決定処理に対応する。 Next, the analysis tool 330A determines the feature amount and the threshold value used for abnormality determination according to the operation of the field engineer (step S108). The process of step S108 corresponds to (d) feature amount selection process and (e) threshold value determination process shown in FIG.

図24は、図23のステップS108において、サポート装置300Aがフィールドエンジニアに提供するユーザインターフェイス画面の一例を示す模式図である。図24を参照して、ユーザインターフェイス画面520Aは、主として、異常判定処理に用いる1または複数の特徴量の選択を受付けるとともに、異常判定処理に用いるしきい値の選択を受付ける。 FIG. 24 is a schematic diagram showing an example of a user interface screen provided by the support device 300A to the field engineer in step S108 of FIG. Referring to FIG. 24, user interface screen 520A mainly accepts selection of one or a plurality of feature quantities to be used for abnormality determination processing, and also accepts selection of threshold values to be used for abnormality determination processing.

より具体的には、ユーザインターフェイス画面520Aは、特徴量に対する選択受付エリア522と、グラフ表示エリア526とを含む。 More specifically, user interface screen 520A includes a selection acceptance area 522 for feature quantities and a graph display area 526 .

選択受付エリア522は、生成された複数の特徴量のうち、異常判定処理に用いられる1または複数の特徴量の選択を受付けるユーザインターフェイスに相当する。より具体的には、選択受付エリア522には、生成された特徴量の内容を示すリストが表示されており、フィールドエンジニアは、表示されたリスト上で任意の特徴量に対応するチェックボックス524をチェックすることで、異常判定処理に用いられる特徴量を選択する。 The selection reception area 522 corresponds to a user interface that receives selection of one or more feature amounts used in the abnormality determination process from among the plurality of generated feature amounts. More specifically, the selection reception area 522 displays a list showing the content of the generated feature amount, and the field engineer selects a check box 524 corresponding to an arbitrary feature amount on the displayed list. By checking, the feature amount used for abnormality determination processing is selected.

選択受付エリア522に表示される特徴量は、解析ツール330Aの特徴量選択機能374(図21参照)によって解析された結果に基づいて、重要度が高いと推定されるものがより上位になるようにリストされていてもよい。すなわち、選択受付エリア522には、後述するような手順で決定されたランクに従って、生成された複数の特徴量の表示順序が決定されてもよい。 The feature quantities displayed in the selection reception area 522 are arranged so that those estimated to have high importance are ranked higher based on the results of analysis by the feature quantity selection function 374 (see FIG. 21) of the analysis tool 330A. may be listed in That is, in the selection reception area 522, the display order of the plurality of generated feature amounts may be determined according to the rank determined by the procedure described later.

また、初期の選択受付エリア522には、特徴量選択機能374によって予め選択された特徴量が、デフォルトとして選択されていてもよい。すなわち、選択受付エリア522においては、決定されたランクに従って、生成された複数の特徴量のうち予め定められた数の特徴量が選択された状態で表示されてもよい。図24には、2つの特徴量が選択されている状態を示す。 Also, in the initial selection reception area 522, a feature amount pre-selected by the feature amount selection function 374 may be selected as a default. That is, in the selection receiving area 522, a predetermined number of feature amounts among the plurality of generated feature amounts may be selected and displayed in accordance with the determined rank. FIG. 24 shows a state in which two feature quantities are selected.

グラフ表示エリア526の詳細については、図19を参照して上述した通りであるため、詳細な説明を省略する。なお、グラフ表示エリア526に表示されるグラフ528は、選択受付エリア522のチェックボックス524に対するチェックによって選択された1または複数の特徴量に基づいて算出されたスコアの変化を示す。 Since the details of the graph display area 526 are as described above with reference to FIG. 19, detailed description thereof will be omitted. Graph 528 displayed in graph display area 526 indicates changes in score calculated based on one or more feature amounts selected by checking check boxes 524 in selection reception area 522 .

ユーザインターフェイス画面520Aの更新データ生成ボタン538が操作されると(ステップS10においてYES)、解析ツール330Aは、当該時点において設定されている内容に従って、更新用の学習データセット51、判定基準情報52および特徴量指定情報53を生成する(ステップS112)。すなわち、解析ツール330Aは、図24に示すチェックボックス524に対するチェックによって選択された1または複数の特徴量を指定するための特徴量指定情報53を生成する。さらに、解析ツール330Aは、「正常」のラベルが付与された各サンプリングタイミングの特徴量のうち特徴量指定情報53で指定される特徴量を学習データとする更新用の学習データセット51を生成する。さらに、解析ツール330Aは、調整されたしきい値を示す更新用の判定基準情報52を生成する。 When update data generation button 538 on user interface screen 520A is operated (YES in step S10), analysis tool 330A updates learning data set 51, criterion information 52, and The feature quantity designation information 53 is generated (step S112). That is, the analysis tool 330A generates feature quantity designation information 53 for designating one or a plurality of feature quantities selected by checking the check box 524 shown in FIG. Furthermore, the analysis tool 330A generates a learning data set 51 for updating, which uses, as learning data, the feature amount specified by the feature amount specifying information 53 among the feature amounts at each sampling timing labeled "normal". . In addition, analysis tool 330A generates updated criteria information 52 indicating the adjusted thresholds.

そして、サポート装置300Aから制御装置100Aに対して、ステップS112において生成された更新用の学習データセット51、判定基準情報52および特徴量指定情報53が送信され(ステップS114)、制御装置100Aに設定されている学習データセット41、判定基準情報42および特徴量指定情報43が更新される。 Then, the update learning data set 51, the criterion information 52, and the feature amount designation information 53 generated in step S112 are transmitted from the support device 300A to the control device 100A (step S114), and set in the control device 100A. The learning data set 41, the criterion information 42, and the feature quantity designation information 43 are updated.

(2-10-4.特徴量の重要度の算出およびランク付け)
図25は、変形例に係るサポート装置の解析ツールが実行する特徴量の重要度を評価する処理を説明するための模式図である。図25を参照して、解析ツール330Aの特徴量選択機能374は、各特徴量の重要度を複数の手法でそれぞれ算出する。図25には、一例として、尖度、ロジスティック回帰、決定木の3つの手法でそれぞれ評価する例を示す。
(2-10-4. Calculation and ranking of importance of feature amount)
FIG. 25 is a schematic diagram for explaining the process of evaluating the importance of the feature quantity executed by the analysis tool of the support device according to the modification. Referring to FIG. 25, feature quantity selection function 374 of analysis tool 330A calculates the importance of each feature quantity using a plurality of methods. FIG. 25 shows, as an example, an example of evaluation by three methods of kurtosis, logistic regression, and decision tree.

評価値コラム702に格納される尖度は、対象の特徴量700のデータ系列についての頻度分布の鋭さを評価した値である。尖度が大きいほど、頻度分布のピークが鋭く、分布の裾が広いことを示す。異常検知に用いる統計量としては、尖度が大きいほど有益、すなわち重要であるとみなすことができる。 The kurtosis stored in the evaluation value column 702 is a value obtained by evaluating the sharpness of the frequency distribution for the data series of the target feature quantity 700 . The higher the kurtosis, the sharper the peak of the frequency distribution and the broader the tail of the distribution. As a statistic used for anomaly detection, the higher the kurtosis, the more useful, that is, the more important.

また、対象の特徴量のデータ系列についての頻度分布の標準偏差を評価値として用いてもよい。この場合、標準偏差が大きいほど、特徴量に変化があり異常検知の能力が高い(すなわち、重要である)と判定できる。 Alternatively, the standard deviation of the frequency distribution of the data series of the target feature amount may be used as the evaluation value. In this case, it can be determined that the larger the standard deviation, the more the feature amount changes and the higher the abnormality detection capability (that is, the more important).

評価値コラム704に格納されるロジスティック回帰は、任意のロジスティック関数を対象の特徴量のデータ系列に適用して、尤度を最大化するロジスティック関数を規定するパラメータを探索する。最終的に探索されたパラメータに対応する尤度を重要度とみなす。すなわち、任意のロジスティック関数でより精度の高い推定ができる特徴量ほど、優先度が高いとみなすことができる。 The logistic regression stored in the evaluation value column 704 applies an arbitrary logistic function to the target feature data series to search for parameters that define the logistic function that maximizes the likelihood. The likelihood corresponding to the finally searched parameters is regarded as the importance. In other words, it can be considered that a feature amount that can be estimated with higher accuracy by an arbitrary logistic function has a higher priority.

典型的には、ロジスティック回帰は、特徴量毎にパラメータの探索および尤度の算出を行うことができる。 Typically, logistic regression can perform parameter search and likelihood calculation for each feature amount.

評価値コラム706に格納される決定木は、対象の特徴量のデータ系列に対して分類木を適用し、その分類能力を重要度として用いるものである。決定木のアルゴリズムとしては、CART、C4.5、ID3などが知られており、いずれのアルゴリズムを用いてもよい。 The decision tree stored in the evaluation value column 706 applies a classification tree to the data series of the feature amount of interest, and uses its classification ability as the importance. CART, C4.5, ID3, and the like are known as decision tree algorithms, and any algorithm may be used.

このように、典型例としては、重要度は、少なくとも、特徴量のデータ系列についての尖度、特徴量のデータ系列に対してロジスティック回帰の実行によって得られる尤度、決定木のアルゴリズムに従って算出される重要度を含む。 Thus, typically, the importance is calculated according to at least the kurtosis of the feature data series, the likelihood obtained by performing logistic regression on the feature data series, and the decision tree algorithm. including the importance of

以上のように、各特徴量について重要度を示す値を複数の手法でそれぞれ算出し、それぞれの結果を統合した結果が評価値コラム708に格納される。評価値コラム708に格納される各評価値に基づいて、それぞれの特徴量に対するランク付けがなされる(ランクコラム710)。 As described above, the value indicating the degree of importance of each feature amount is calculated by a plurality of methods, and the result of integrating the respective results is stored in the evaluation value column 708 . Based on each evaluation value stored in the evaluation value column 708, each feature amount is ranked (rank column 710).

<2-11.付記>
以上のように、本実施の形態は以下のような開示を含む。
<2-11. Note>
As described above, the present embodiment includes the following disclosures.

(構成1)
制御対象から周期的に収集される状態値を用いて、前記制御対象を制御するための制御演算を実行する制御演算部(10)と、
前記収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から生成される特徴量と予め設定された学習データセット(101)との比較結果を示すスコアを算出し、算出したスコアと予め設定された判定基準(102)とに基づいて、前記監視対象の異常の有無を判定する異常判定部(20)とを備え、
前記異常判定部(20)は、前記制御対象を制御するためのユーザプログラム(130)内に命令が規定されることにより実現され、
外部から更新用の学習データセット(301)および更新用の判定基準(302)を受けて、現在設定されている学習データセット(101)および判定基準(102)をそれぞれ更新する更新部(30)をさらに備える、制御装置(100,100A)。
(Configuration 1)
a control calculation unit (10) for executing control calculations for controlling the controlled object using state values periodically collected from the controlled object;
calculating a score indicating a comparison result between a feature amount generated from the state values related to the monitored object among the collected state values and a preset learning data set (101); an abnormality determination unit (20) for determining the presence or absence of an abnormality in the monitored object based on the determination criteria (102),
The abnormality determination unit (20) is realized by defining commands in a user program (130) for controlling the controlled object,
An update unit (30) that receives an update learning data set (301) and an update criterion (302) from the outside and updates the currently set learning data set (101) and the criterion (102), respectively. A controller (100, 100A) further comprising:

(構成2)
前記生成される特徴量は、監視対象毎に予め定められており、
前記生成される特徴量に応じて学習データセット(101)および判定基準(102)が設定される、構成1に記載の制御装置(100,100A)。
(Configuration 2)
The generated feature amount is predetermined for each monitoring target,
The control device (100, 100A) according to configuration 1, wherein a learning data set (101) and a criterion (102) are set according to the generated feature amount.

(構成3)
前記異常判定部(20)は、前記ユーザプログラム(130)内にファンクションブロック(282)の形で命令が規定されることにより実現される、構成1に記載の制御装置(100,100A)。
(Composition 3)
The control device (100, 100A) according to configuration 1, wherein the abnormality determination unit (20) is realized by defining commands in the form of function blocks (282) in the user program (130).

(構成4)
監視対象毎に前記ファンクションブロック(282)と仮の学習データセット(101)と仮の判定基準(102)とが対応付けて予め作成されており、
前記ファンクションブロック(282)が規定されることにより、当該ファンクションブロック(282)に対応する仮の学習データセット(101)および仮の判定基準(102)が設定される、構成3に記載の制御装置(100,100A)。
(Composition 4)
The function block (282), the provisional learning data set (101), and the provisional criterion (102) are associated with each monitoring target and created in advance,
The control device according to configuration 3, wherein the provisional learning data set (101) and the provisional criterion (102) corresponding to the function block (282) are set by defining the function block (282). (100, 100A).

(構成5)
前記異常判定部(20)は、状態値の種類および特徴量の種類を指定する指定情報(103)に従って、前記特徴量を生成し、
前記更新部(30)は、外部から更新用の指定情報(303)を受けて、現在設定されている指定情報(103)を更新する、構成1に記載の制御装置(100A)。
(Composition 5)
The abnormality determination unit (20) generates the feature amount according to designation information (103) that designates the type of state value and the type of feature amount,
The control device (100A) according to configuration 1, wherein the update unit (30) receives update designation information (303) from the outside and updates currently set designation information (103).

(構成6)
制御システム(1)であって、
制御対象から周期的に収集される状態値を用いて、当該制御対象を制御するための制御演算を実行する制御演算部(10)と、
前記収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から生成される特徴量と予め設定された学習データセット(101)との比較結果を示すスコアを算出し、算出したスコアと予め設定された判定基準(102)とに基づいて、前記監視対象の異常の有無を判定する異常判定部(20)とを備え、
前記異常判定部(20)は、前記制御対象を制御するためのユーザプログラム(130)内に規定されることにより実現され、
前記制御システム(1)は、さらに、
前記監視対象に関連する状態値または前記生成される特徴量を用いて、更新用の学習データセット(301)と更新用の判定基準(302)とを決定する決定部(330,330A)と、
前記更新用の学習データセット(301)および前記更新用の判定基準(302)を受けて、現在設定されている学習データセット(101)および判定基準(102)をそれぞれ更新する更新部(30)とを備える、制御システム(10)。
(Composition 6)
A control system (1),
a control calculation unit (10) for executing control calculations for controlling the controlled object using state values periodically collected from the controlled object;
calculating a score indicating a comparison result between a feature amount generated from the state values related to the monitored object among the collected state values and a preset learning data set (101); an abnormality determination unit (20) for determining the presence or absence of an abnormality in the monitored object based on the determination criteria (102),
The abnormality determination unit (20) is implemented by being defined in a user program (130) for controlling the controlled object,
The control system (1) further comprises:
a determination unit (330, 330A) that determines a learning data set (301) for update and a determination criterion (302) for update using the state value related to the monitoring target or the generated feature quantity;
An update unit (30) that receives the update learning data set (301) and the update criterion (302) and updates the currently set learning data set (101) and the criterion (102), respectively. A control system (10) comprising:

(構成7)
前記ユーザプログラム(130)を作成するプログラム作成部(200)をさらに備え、
前記プログラム作成部(200)は、
前記異常判定部(20)を実現するための命令を規定するファンクションブロック(282)を用いて前記ユーザプログラム(130)を作成し、
前記ファンクションブロック(282)に対応付けられた仮の学習データセット(101)および仮の判定基準(102)を設定する、構成6に記載の制御システム(1)。
(Composition 7)
Further comprising a program creation unit (200) for creating the user program (130),
The program creation unit (200)
Creating the user program (130) using a function block (282) defining instructions for realizing the abnormality determination unit (20),
7. Control system (1) according to configuration 6, wherein a provisional training data set (101) and a provisional criterion (102) associated with said function block (282) are established.

本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of equivalence to the scope of claims.

1 制御システム、2,3 フィールドネットワーク、4 設計者、5 フィールドエンジニア、6 上位ネットワーク、8 光学記録媒体、10 制御演算部、16,124 I/Oユニット、18 報知装置、20 異常判定部、30,30A 更新部、41,41a,41b,51 学習データセット、42,42a,42b,52 判定基準情報、43,43a,43b,53 特徴量指定情報、45 特徴量データ、46 生データ、100,100A 制御装置、102,302 プロセッサ、104 チップセット、106 主メモリ、108 ストレージ、110 上位ネットワークコントローラ、112,312 USBコントローラ、114 メモリカードインターフェイス、116 メモリカード、118,120 フィールドバスコントローラ、122 内部バスコントローラ
130 ユーザプログラム、132 制御演算命令、134 特徴量生成命令、135,135A 書込命令、136 スコア算出命令、137 判定命令、140 時系列データベース、150 システムプログラム、200 設計ツール装置、201 記憶部、203 操作部、206 RAM、210 キーボード、212 マウス、214 ディスプレイ、216 光学記録媒体読取装置、218 通信インターフェイス、220,320 内部バス、250 プログラミングアプリケーション、252 エディタ、254 コンパイラ、256 デバッガ、258 GUIモジュール、260 シミュレータ、270 データ格納部、280 ファンクションブロックライブラリ、282,282a,282b ファンクションブロック、290 付属データ記憶部、292,292a,292b 付属データ、300,300A サポート装置、304 光学ドライブ、305 記録媒体、306 主記憶装置、308 二次記憶装置、314 ローカルネットワークコントローラ、316 入力部、318 表示部、324 PLCインターフェイスプログラム、326 解析プログラム、330,330A 解析ツール、332 PLCインターフェイス、340 ユーザインターフェイス、342 スクリプトエンジン、344 設定ファイル、350 ファイル管理モジュール、352 データ入力機能、354 データ生成機能、360 画面生成モジュール、362 折れ線グラフ生成機能、364 パラメータ調整機能、366 グラフライブラリ、370,370A 解析モジュール、372 特徴量生成機能、374 特徴量選択機能、376 パラメータ決定機能、380,380A 解析ライブラリ、382 特徴量生成ライブラリ、384 特徴量選択ライブラリ、386 異常判定エンジン、400 表示装置、500,520,520A ユーザインターフェイス画面、502,522 選択受付エリア、506,526 グラフ表示エリア、508,528 グラフ、510 異常範囲、512 ヒストグラム表示エリア、514 ラベル付与ツール、516 正常ラベル設定ボタン、517 異常ラベル設定ボタン、518 ラベル設定範囲指定ボタン、524 チェックボックス、530,532 数値表示、534 設定スライダ、535 表示バー、536 リセットボタン、538 更新データ生成ボタン、618,628 サーボモータ、619,629 サーボドライバ。
1 control system 2, 3 field network 4 designer 5 field engineer 6 host network 8 optical recording medium 10 control arithmetic unit 16, 124 I/O unit 18 notification device 20 abnormality determination unit 30 , 30A update unit, 41, 41a, 41b, 51 learning data set, 42, 42a, 42b, 52 criterion information, 43, 43a, 43b, 53 feature amount designation information, 45 feature amount data, 46 raw data, 100, 100A control device, 102,302 processor, 104 chipset, 106 main memory, 108 storage, 110 upper network controller, 112,312 USB controller, 114 memory card interface, 116 memory card, 118,120 fieldbus controller, 122 internal bus controller 130 user program, 132 control operation instruction, 134 feature amount generation instruction, 135, 135A write instruction, 136 score calculation instruction, 137 determination instruction, 140 time series database, 150 system program, 200 design tool device, 201 storage unit, 203 operation unit, 206 RAM, 210 keyboard, 212 mouse, 214 display, 216 optical recording medium reader, 218 communication interface, 220, 320 internal bus, 250 programming application, 252 editor, 254 compiler, 256 debugger, 258 GUI module, 260 simulator, 270 data storage section, 280 function block library, 282, 282a, 282b function block, 290 accessory data storage section, 292, 292a, 292b accessory data, 300, 300A support device, 304 optical drive, 305 recording medium, 306 Main storage device, 308 secondary storage device, 314 local network controller, 316 input unit, 318 display unit, 324 PLC interface program, 326 analysis program, 330, 330A analysis tool, 332 PLC interface, 340 user interface, 342 script engine, 344 setting file, 350 file management module, 352 data input function, 354 data generation function, 360 screen generation module, 362 line graph generation function, 3 64 parameter adjustment function, 366 graph library, 370, 370A analysis module, 372 feature quantity generation function, 374 feature quantity selection function, 376 parameter determination function, 380, 380A analysis library, 382 feature quantity generation library, 384 feature quantity selection library, 386 abnormality determination engine, 400 display device, 500, 520, 520A user interface screen, 502, 522 selection reception area, 506, 526 graph display area, 508, 528 graph, 510 abnormality range, 512 histogram display area, 514 labeling tool , 516 Normal label setting button, 517 Abnormal label setting button, 518 Label setting range designation button, 524 Check box, 530, 532 Numeric display, 534 Setting slider, 535 Display bar, 536 Reset button, 538 Update data generation button, 618, 628 Servo Motor, 619, 629 Servo Driver.

Claims (6)

制御システムであって、
制御対象から周期的に収集される状態値を用いて、前記制御対象を制御するための制御演算を実行する制御演算部と、
前記収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から生成される特徴量と予め設定された学習データセットとの比較結果を示すスコアを算出し、算出したスコアと予め設定された判定基準とに基づいて、前記監視対象の異常の有無を判定する異常判定部とを備え、
前記異常判定部は、前記制御対象を制御するためのユーザプログラム内に命令が規定されることにより実現され、
前記制御システムは、さらに、
前記監視対象に関連する状態値または前記生成される特徴量を用いて、更新用の学習データセットと更新用の判定基準とを決定する決定部と、
前記更新用の学習データセットおよび前記更新用の判定基準を受けて、現在設定されている学習データセットおよび判定基準をそれぞれ更新する更新部とをさらに備え、
前記決定部は、
前記生成される特徴量の時間変化を示すグラフを含むユーザインターフェイス画面を提供し、
前記グラフにおいて正常範囲の設定を受け付け、
前記正常範囲に含まれる特徴量を前記更新用の学習データセットとして決定し、
前記決定部は、
前記グラフにおいて異常範囲の設定をさらに受け付け、
前記ユーザインターフェイス画面において前記更新用の判定基準を受け付け、
前記更新用の判定基準を用いたときの、前記正常範囲に含まれる特徴量と前記異常範囲に含まれる特徴量との判定精度を示す指標値を前記ユーザインターフェイス画面に表示する、制御システム。
A control system,
a control calculation unit that executes control calculations for controlling the controlled object using state values periodically collected from the controlled object;
calculating a score indicating a comparison result between a feature amount generated from the state values related to the monitored object among the collected state values and a preset learning data set, and determining the calculated score and the preset criterion; and an abnormality determination unit that determines the presence or absence of an abnormality in the monitoring target based on,
The abnormality determination unit is realized by defining commands in a user program for controlling the controlled object,
The control system further comprises:
a determination unit that determines a learning data set for updating and a determination criterion for updating using the state value related to the monitoring target or the generated feature amount;
an updating unit that receives the update learning data set and the update determination criteria and updates the currently set learning data set and the determination criteria, respectively;
The decision unit
providing a user interface screen including a graph showing temporal changes in the generated feature quantity;
Receiving the setting of the normal range in the graph,
Determining the feature amount included in the normal range as the update learning data set ,
The decision unit
Further accepting the setting of the abnormal range in the graph,
receiving the update criteria on the user interface screen;
A control system that displays, on the user interface screen, an index value indicating determination accuracy between the feature amount included in the normal range and the feature amount included in the abnormal range when using the update determination criteria .
前記生成される特徴量は、監視対象毎に予め定められており、
前記生成される特徴量に応じて学習データセットおよび判定基準が設定される、請求項1に記載の制御システム。
The generated feature amount is predetermined for each monitoring target,
2. The control system according to claim 1, wherein a learning data set and a criterion are set according to said generated feature amount.
前記異常判定部は、前記ユーザプログラム内にファンクションブロックの形で命令が規定されることにより実現される、請求項1に記載の制御システム。 2. The control system according to claim 1 , wherein said abnormality determination section is implemented by defining commands in the form of function blocks in said user program. 監視対象毎に前記ファンクションブロックと仮の学習データセットと仮の判定基準とが対応付けて予め作成されており、
前記ファンクションブロックが規定されることにより、当該ファンクションブロックに対応する仮の学習データセットおよび仮の判定基準が設定される、請求項に記載の制御システム。
The function block, the provisional learning data set, and the provisional determination criteria are associated with each monitoring target and created in advance,
4. The control system of claim 3 , wherein defining the function block establishes a provisional learning data set and provisional criteria for the function block.
制御システムであって、
制御対象から周期的に収集される状態値を用いて、前記制御対象を制御するための制御演算を実行する制御演算部と、
前記収集される状態値のうち監視対象に関連する状態値から生成される特徴量と予め設定された学習データセットとの比較結果を示すスコアを算出し、算出したスコアと予め設定された判定基準とに基づいて、前記監視対象の異常の有無を判定する異常判定部とを備え、
前記異常判定部は、前記制御対象を制御するためのユーザプログラム内に命令が規定されることにより実現され、
前記制御システムは、さらに、
前記監視対象に関連する状態値または前記生成される特徴量を用いて、更新用の学習データセットと更新用の判定基準とを決定する決定部と、
前記更新用の学習データセットおよび前記更新用の判定基準を受けて、現在設定されている学習データセットおよび判定基準をそれぞれ更新する更新部とをさらに備え、
前記決定部は、
前記生成される特徴量の時間変化を示すグラフを含むユーザインターフェイス画面を提供し、
前記グラフにおいて正常範囲の設定を受け付け、
前記正常範囲に含まれる特徴量を前記更新用の学習データセットとして決定し、
前記異常判定部は、状態値の種類および特徴量の種類を指定する指定情報に従って、前記特徴量を生成し、
前記決定部は、
前記ユーザインターフェイス画面において、複数種類の特徴量の中から選択された特徴量に基づいて算出された前記スコアの時間変化を示すグラフを表示し、
前記複数種類の特徴量の中から前記異常判定部によって使用される特徴量の指定を受け付けることに応じて、更新用の指定情報を生成し、
前記更新部は、前記更新用の指定情報を受けて、現在設定されている指定情報を更新する、制御システム。
A control system,
a control calculation unit that executes control calculations for controlling the controlled object using state values periodically collected from the controlled object;
calculating a score indicating a comparison result between a feature amount generated from the state values related to the monitored object among the collected state values and a preset learning data set, and determining the calculated score and the preset criterion; and an abnormality determination unit that determines the presence or absence of an abnormality in the monitoring target based on,
The abnormality determination unit is realized by defining commands in a user program for controlling the controlled object,
The control system further comprises:
a determination unit that determines a learning data set for updating and a determination criterion for updating using the state value related to the monitoring target or the generated feature amount;
an updating unit that receives the update learning data set and the update determination criteria and updates the currently set learning data set and the determination criteria, respectively;
The decision unit
providing a user interface screen including a graph showing temporal changes in the generated feature quantity;
Receiving the setting of the normal range in the graph,
Determining the feature amount included in the normal range as the update learning data set,
The abnormality determination unit generates the feature amount according to designation information that designates the type of the state value and the type of the feature amount,
The decision unit
displaying, on the user interface screen, a graph showing temporal changes in the score calculated based on a feature amount selected from among a plurality of types of feature amounts;
generating specification information for updating in response to receiving specification of a feature quantity used by the abnormality determination unit from among the plurality of types of feature quantity;
The control system, wherein the update unit receives the designation information for updating and updates currently set designation information.
前記ユーザプログラムを作成するプログラム作成部をさらに備え、
前記プログラム作成部は、
前記異常判定部を実現するための命令を規定するファンクションブロックを用いて前記ユーザプログラムを作成し、
前記ファンクションブロックに対応付けられた仮の学習データセットおよび仮の判定基準を設定する、請求項1または5に記載の制御システム。
further comprising a program creation unit that creates the user program,
The program creation unit
Creating the user program using a function block that defines instructions for realizing the abnormality determination unit,
6. The control system according to claim 1 , wherein a provisional learning data set and a provisional criterion associated with said function block are set.
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