(57)【要約】【課題】トレンドデータの中の所望とする部分の確認が、より低負荷な処理で実現できるようにする。【解決手段】比較元のトレンドデータから基準パターンを、記憶されているトレンドデータ群から適宜に部分パターンを取り出して、当該パターンを比較する支援装置において、その第４処理部１０６は、部分パターンを第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求める。第５処理部１０７は、同じ分岐点同士において、基準パターンの計測値と部分パターンの計測値との偏差を各々求める。第６処理部１０８は、偏差が基準値以下となっている分割点の割合を求める。そして、判定部１０９では、このようにして求めた割合が、基準の割合以上となっている場合、この部分パターンは基準パターンに一致すると判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時系列に変化する計測データのトレンドグラフを記憶する第１記憶部と、
前記トレンドグラフより取り出した時間方向に第１時間の幅の基準パターンを記憶する第２記憶部と、
前記基準パターンにおける最大計測値と最小計測値との間の時間を２以上の整数で除することで第２時間を求めるように構成された第１処理部と、
前記基準パターンを前記第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求めるように構成された第２処理部と、
前記トレンドグラフより前記第１時間の時間幅の部分パターンを取り出すように構成された第３処理部と、
前記第３処理部が取り出した前記部分パターンを前記第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求めるように構成された第４処理部と、
前記第２処理部が求めた前記基準パターンの各分割点における計測値と、前記第４処理部が求めた前記部分パターンの各々の各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求めるように構成された第５処理部と、
前記第５処理部が求めた偏差が設定されている基準値以下となっている分割点の割合を求めるように構成された第６処理部と、
前記第６処理部が求めた割合が設定されている基準の割合以上となっている前記部分パターンは前記基準パターンに一致すると判定するように構成された判定部と、
前記判定部が一致すると判定した前記部分パターンを表示部に表示するように構成された表示制御部と
を備えるように構成された支援装置。
【請求項２】
請求項１記載の支援装置において、
前記第６処理部は、 前記第２処理部が求めた前記基準パターンの各分割点における計測値の各々にシフト値を加算した変更値と、前記第５処理部が求めた前記部分パターンの各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求める
ことを特徴とする支援装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の支援装置において、
前記第４処理部は、前記トレンドグラフから、前記第１時間に設定された倍率を乗じた第３時間の時間幅の前記部分パターンを取り出し、前記第２時間に前記倍率を乗じた第４時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求める
ことを特徴とする支援装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の支援装置において、
前記第３処理部は、前記トレンドグラフの開始時点から、前記第１時間の時間幅毎に前記部分パターンを取り出す
ことを特徴とする支援装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の支援装置において、
前記トレンドグラフの開始時点から、ピーク位置を順次に検出するように構成された第７処理部を更に備え、
前記第３処理部は、前記第７処理部が検出したピーク位置を中心とした前記第１時間の時間幅の前記部分パターンを取り出す
ことを特徴とする支援装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の支援装置において、
前記表示制御部は、前記部分パターンを計測時期の情報とともに前記表示部に表示することを特徴とする支援装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の支援装置において、
前記表示制御部は、前記部分パターンを前記基準パターンとともに前記表示部に表示することを特徴とする支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支援装置に関し、特に、トレンドデータの中の所望とする部分の確認を容易にする支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、プラントなどでは、機器管理システムによりプラントの運転状況を監視している。機器管理システムでは、フィールドバスなどのネットワークにより接続している現場に設置されたプロセス機器や各種センサなどのフィールド機器から信号を入力し、所定の演算を施してこの結果の信号をプロセス機器などに出力し、プロセスを制御している。また、このようなシステムでは、センサなどのフィールド機器で、時系列的に測定された計測データなどによる制御状態を、工程を監視しているオペレータに監視画面として視認可能に表示している。
【０００３】
例えば、温度，風量，湿度，消費熱量，消費電力などの時間経過とともに変化する計測データを、折れ線グラフや棒グラフとして表示部に表示している。消費電力を例にすると、管理対象の設備機器で消費されている電力を、１時間毎に測定し、この計測データのトレンドデータをグラフで表示している。また、製造プロセスにおけるタンクやバルブの状態を、監視画面として表示している。オペレータは、このように表示される制御状態を監視し、必要な指示を機器管理装置に入力し、より安定した状態で工程を稼働させるようにしている。
【０００４】
このようなプラントシステムにおいては、システムの効率化推進および様々な安全性確保の観点より、各情報を記憶し、記憶した情報をもとに運転中に発生した事象を解析することが重要となる。例えば、従来では、運転・制御・監視を行うシステムにおいて、制御対象となる運転中の製造プロセスに関する様々なデータを、製造される製品に関する製造記録として残し、また、記録したデータを運転中に起こった事象を解析するために利用している。
【０００５】
例えば、製造プロセスの工程Ａの監視において異常が発生した場合、発生した異常の原因を把握することが重要である。しかしながら、異常が発生したときに起こっている事象を確認しただけでは、真の原因を特定することが容易ではない。ここで、異常が発生した時点におけるトレンドデータを解析すると、図９に楕円で囲う領域に示すように、通常とは異なるパターンが発現している。この特異なパターンと同様なパターンが発生した過去の事例を確認することで、異常の原因が特定できる場合がある。
【０００６】
ところで、過去に遡って同様のパターンを探す場合、通常、トレンドデータを過去に遡って目視で確認することになる。このため、確認のために多くの工数がかかり、迅速な確認ができず、迅速な問題解決ができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−０８９１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したような同様のパターンの確認は、パターンマッチングの技術により自動的に実施させることが可能である（特許文献１）。しかしながら、従来の技術では、時系列データのパターンの解析に多くの計算を要するため、処理に負荷がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、トレンドデータの中の所望とする部分の確認が、より低負荷な処理で実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る支援装置は、時系列に変化する計測データのトレンドグラフを記憶する第１記憶部と、トレンドグラフより取り出した時間方向に第１時間の幅の基準パターンを記憶する第２記憶部と、基準パターンにおける最大計測値と最小計測値との間の時間を２以上の整数で除することで第２時間を求めるように構成された第１処理部と、基準パターンを第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求めるように構成された第２処理部と、トレンドグラフより第１時間の時間幅の部分パターンを取り出すように構成された第３処理部と、第３処理部が取り出した部分パターンを第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求めるように構成された第４処理部と、 第２処理部が求めた基準パターンの各分割点における計測値と、第４処理部が求めた部分パターンの各々の各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求めるように構成された第５処理部と、第５処理部が求めた偏差が設定されている基準値以下となっている分割点の割合を求めるように構成された第６処理部と、第６処理部が求めた割合が設定されている基準の割合以上となっている部分パターンは基準パターンに一致すると判定するように構成された判定部と、判定部が一致すると判定した部分パターンを表示部に表示するように構成された表示制御部とを備える。
【００１１】
上記支援装置において、第６処理部は、 第２処理部が求めた基準パターンの各分割点における計測値の各々にシフト値を加算した変更値と、第５処理部が求めた部分パターンの各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求める。
【００１２】
上記支援装置において、第４処理部は、トレンドグラフから、第１時間に設定された倍率を乗じた第３時間の時間幅の部分パターンを取り出し、第２時間に倍率を乗じた第４時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求めるようにしてもよい。
【００１３】
上記支援装置において、第３処理部は、トレンドグラフの開始時点から、第１時間の時間幅毎に部分パターンを取り出せばよい。
【００１４】
上記支援装置において、トレンドグラフの開始時点から、ピーク位置を順次に検出するように構成された第７処理部を更に備え、第３処理部は、第７処理部が検出したピーク位置を中心とした第１時間の時間幅の部分パターンを取り出すようにしてもよい。
【００１５】
上記支援装置において、表示制御部は、部分パターンを計測時期の情報とともに表示部に表示する。また、表示制御部は、部分パターンを基準パターンとともに表示部に表示する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、基準パターンの各分割点における計測値と、部分パターンの各々の各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求めるようにしたので、トレンドデータの中の所望とする部分の確認が、より低負荷な処理で実現できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における支援装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、トレンドグラフに発現した特異なパターンを基準パターンとする例を説明するための説明図である。
【図３】図３は、基準パターンと部分パターンとの比較の状態を説明するための説明図である。
【図４】図４は、基準パターンと部分パターンとの比較の状態を説明するための説明図である。
【図５】図５は、基準パターンと部分パターンとの比較の状態を説明するための説明図である。
【図６】図６は、基準パターンと部分パターンとの比較の状態を説明するための説明図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２における支援装置の構成を示す構成図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態における支援装置のハードウエア構成を示す構成図である。
【図９】図９は、異常が発生した時点におけるトレンドデータに発現した特異なパターンの例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１における支援装置について、図１を参照して説明する。この支援装置は、第１記憶部１０１、第２記憶部１０２、第１処理部１０３、第２処理部１０４、第３処理部１０５、第４処理部１０６、第５処理部１０７、第６処理部１０８、判定部１０９、表示制御部１１０、表示部１１１、入力部１１２を備える。
【００２０】
第１記憶部１０１は、時系列に変化する計測データのトレンドグラフを記憶する。例えば、操作者による入力部１１２の操作により、調査対象となるトレンドグラフのデータが入力されて第１記憶部１０１に記憶される。トレンドグラフは、例えば、温度，風量，湿度，消費熱量，消費電力などの時間経過とともに変化する計測データを、折れ線グラフで表したものである。
【００２１】
第２記憶部１０２は、トレンドグラフより取り出した時間方向に第１時間の幅の基準パターンを記憶する。第１処理部１０３は、基準パターンにおける最大計測値と最小計測値との間の時間を２以上の整数で除することで第２時間を求める。第２処理部１０４は、基準パターンを第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求める。
【００２２】
例えば、第１記憶部１０１に記憶されているトレンドグラフにおいて、異常が発生した時点の部分を解析した結果、図２に示すような特異なパターンが発現していた場合を考える。この特異なパターンが発現しているＴstartからＴendまでの第１時間Ｔの幅のパターンを基準パターンとして第２記憶部１０２に記憶する。次に、基準パターンとした特異なパターンにおいて、第１処理部１０３が、最小計測値［Ｍｉｎ（Ｘmin，Ｙmin）］と、最大計測値［Ｍａｘ（Ｘmax，Ｙmax）］を検出する。図２において、白丸で囲った点が検出される。
【００２３】
次に、第１処理部１０３は、最小計測値と最大計測値の間の時間軸をｎ等分し、分割した時間幅を第２時間ｔとする。ｎは２以上の整数であり、予め決定しておく。ここでは、ｎ＝４とする。次に、第１処理部１０３は、基準パターンを第２時間ｔで時間方向に等分割する。ここでは、１２個に分割し、分割により（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）、・・・、（Ｘ１２，Ｙ１２）、（Ｘ１３，Ｙ１３）の１３個のサンプリング座標（分割点）を得る。基準パターンにおけるサンプリング座標のＹ座標の値が、各分割点における計測値である。
【００２４】
第３処理部１０５は、トレンドグラフより第１時間の時間幅の部分パターンを取り出す。例えば、第３処理部１０５は、トレンドグラフの開始時点から、第１時間Ｔの幅で、順次に部分パターンを取り出していく。また、第３処理部１０５は、トレンドグラフの開始時点から、設定されている時間間隔で、第１時間Ｔの幅の部分パターンを取り出していく。
【００２５】
第４処理部１０６は、第３処理部１０５が取り出した部分パターンを第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求める。第５処理部１０７は、第２処理部１０４が求めた基準パターンの各分割点における計測値と、第４処理部１０６が求めた部分パターンの各々の各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求める。
【００２６】
第６処理部１０８は、第５処理部１０７が求めた偏差が設定されている基準値以下となっている分割点の割合を求める。判定部１０９は、第６処理部１０８が求めた割合が設定されている基準の割合以上となっている部分パターンは基準パターンに一致すると判定する。表示制御部１１０は、判定部１０９が一致すると判定した部分パターンを表示部１１１に表示する。
【００２７】
例えば、第３処理部１０５が、トレンドグラフより、図３に実線で示すように第１時間Ｔの時間幅の部分パターンを取り出した場合を考える。図３において、点線で基準パターンを示している。第４処理部１０６は、実線で示す部分パターンを第２時間ｔで時間方向に１２個に等分割して１３個のサンプリング座標（分割点）を得る。部分パターンにおけるサンプリング座標のＹ座標の値が、各分割点における計測値である。実線で示す部分パターンと、点線で示す基準パターンとにおいて、１３個のサンプリング座標のＸ座標は、各々一致している。
【００２８】
以上のように第４処理部１０６が、１２個に等分割した各分割点における計測値（Ｙ座標の値）を求めると、第５処理部１０７が、同一のサンプリング座標において、基準パターンのＹ座標の値（計測値）と、部分パターンのＹ座標の値（計測値）との偏差を各々求める。
【００２９】
次いで、第６処理部１０８が、第５処理部１０７が求めた偏差が設定されている基準値以下となっている分割点の割合を求める。図３に示す例では、白丸の座標においては、偏差が基準値以下となっている。また、図３に示す例では、「×」の座標においては、偏差が基準値を超えている。従って、この例では、１３個のサンプリング座標の中で、１つの座標の偏差が、設定されている基準値を超えており、第６処理部１０８は、基準値以下の偏差の分割点の割合を１２／１３とする。
【００３０】
上述したように、基準値以下の偏差の分割点の割合が求められると、判定部１０９が、この割合が基準の割合以上となっている以下否かを判定する。例えば、基準の割合が、４／５と設定されていれば、上述した１２／１３は、４／５以上であるので、判定部１０９は、実線で示す部分パターンは、点線で示す基準パターンに一致しているものと判定する。この結果、図３に示すように、表示制御部１１０が、判定部１０９が一致すると判定した部分パターンを表示部１１１に表示する。ここでは、部分パターンを基準パターンとともに表示部１１１に表示している。また、図３では、実線で示す部分パターンの計測時期の情報を表示した状態を当該部分パターンに付記して示している。
【００３１】
次に、第３処理部１０５が、トレンドグラフより、図４に実線で示すように第１時間Ｔの時間幅の部分パターンを取り出した場合を考える。図４において、点線で基準パターンを示している。第４処理部１０６は、実線で示す部分パターンを第２時間ｔで時間方向に１２個に等分割して１３個のサンプリング座標（分割点）を得る。部分パターンにおけるサンプリング座標のＹ座標の値が、各分割点における計測値である。実線で示す部分パターンと、点線で示す基準パターンとにおいて、１３個のサンプリング座標のＸ座標は、各々一致している。
【００３２】
以上のように第４処理部１０６が、１２個に等分割した各分割点における計測値（Ｙ座標の値）を求めると、第５処理部１０７が、同一のサンプリング座標において、基準パターンのＹ座標の値（計測値）と、部分パターンのＹ座標の値（計測値）との偏差を各々求める。
【００３３】
次いで、第６処理部１０８が、第５処理部１０７が求めた偏差が設定されている基準値以下となっている分割点の割合を求める。図４において、白丸の座標においては、偏差が基準値以下となっている。また、図４に示す例で、「×」の座標においては、偏差が基準値を超えている。従って、この例では、１３個のサンプリング座標の中で、８つの座標の偏差が、設定されている基準値を超えており、第６処理部１０８は、基準値以下の偏差の分割点の割合を５／１３とする。
【００３４】
上述したように、基準値以下の偏差の分割点の割合が求められると、判定部１０９が、この割合が基準の割合以上となっている以下否かを判定する。例えば、基準の割合が、４／５と設定されていれば、上述した５／１３は、４／５以下であるので、判定部１０９は、実線で示す部分パターンは、点線で示す基準パターンとは一致していないものと判定する。表示制御部１１０は、このような不一致と判定された場合においても、図４に示すように、基準パターンとともに部分パターンを表示部１１１に表示してもよい。
【００３５】
以上のように、第３処理部１０５が、トレンドグラフより取り出した全ての部分パターンについて、基準パターンとの一致、不一致を判定した結果をもとに、一致した部分パターンが出現している時点における過去の事例を確認することで、異常の原因が特定できるようになる。
【００３６】
このように、上述した実施の形態によれば、複雑な計算を必要とせずに、基準パターンと部分パターンの一致、不一致を判定するので、トレンドデータの中の所望とする部分の確認が、より低負荷な処理で実現できる。
【００３７】
ところで、図５に示すように、実線で示す部分パターンが、点線で示す基準パターンに対して全体に高い計測値となっている場合がある。この場合、同じ分割点における基準パターンの計測値と、部分パターンの計測値との偏差が、全て基準値を超えるものとなり、このままでは不一致となる。これに対し、同じ分割点における基準パターンの計測値と、部分パターンの計測値との偏差が一定である場合、基準パターンと部分パターンとは一致しているものと考えられる。このような場合、基準パターンの分割点における計測値の各々にシフト値を加算した変更値と、部分パターンの同じ分割点における計測値との偏差を各々求めるようにすればよい。
【００３８】
従って、上述した場合について、第６処理部１０８は、 第２処理部１０４が求めた基準パターンの各分割点における計測値の各々にシフト値を加算した変更値と、第５処理部１０７が求めた部分パターンの各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求める。第６処理部１０８は、このようにして求めた偏差が設定されている基準値以下となっている分割点の割合を求める。この割合により、判定部１０９が部分パターンと基準パターンとの一致、不一致を判定する。
【００３９】
上述したことにより、図５に示すように、基準パターンに対してＹ座標の方向にシフトしたような形状の部分パターンについて、基準パターンに一致するものと判定することができる。
【００４０】
また、図６に示すように、実線で示す部分パターンが、一点鎖線で示す基準パターンを時間軸方向に圧縮すると同様の形状と捉えることができる場合がある。この場合、第４処理部１０６が、トレンドグラフから、第１時間Ｔに設定された倍率ｋを乗じた第３時間Ｔ’の時間幅の部分パターンを取り出し、第２時間ｔに倍率ｋを乗じた第４時間ｔ’で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求めるようにすればよい。
【００４１】
上述したように、第４処理部１０６が求めた部分パターンの各々の各分割点における計測値と、第２処理部１０４が求めた基準パターンの各分割点における計測値とにおいて、同じ分割点同士の偏差を各々求めれば、基準パターンを時間方向に圧縮した状態でパターンの比較が可能となる。
【００４２】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２における支援装置について図７を参照して説明する。この支援装置は、前述した実施の形態１と同様に、第１記憶部１０１、第２記憶部１０２、第１処理部１０３、第２処理部１０４、第３処理部１０５、第４処理部１０６、第５処理部１０７、第６処理部１０８、判定部１０９、表示制御部１１０、表示部１１１、入力部１１２を備える。
【００４３】
実施の形態２では、上述した構成に加え、トレンドグラフの開始時点から、ピーク位置を順次に検出する第７処理部１１３を備えるようにした。第３処理部１０５は、第７処理部１１３が検出したピーク位置を中心とした第１時間の時間幅の部分パターンを取り出す。
【００４４】
このようにして第１記憶部１０１に記憶されているトレンドグラフより取り出した部分パターンに対し、第４処理部１０６において、第２時間で時間方向に等分割して各分割点における計測値を求める。次に、第５処理部１０７で、基準パターンの各分割点における計測値と、部分パターンの各々の各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求める。
【００４５】
次に、第６処理部１０８で、求めた偏差が設定されている基準値以下となっている分割点の割合を求める。この後、判定部１０９で、割合が設定されている基準の割合以上となっている部分パターンは基準パターンに一致すると判定する。
【００４６】
開始点より所定の時間間隔で部分パターンを取り出す場合、トレンドグラフの期間が長くなると、取り出す部分パターンが増大し、処理対象の数が増大する。これに対し、実施の形態２によれば、第７処理部１１３で、ピークの出現している部分を検出するようにしたので、比較対象とする部分パターンの数が増大することが抑制できるようになる。
【００４７】
なお、支援装置は、図８に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）２０１と主記憶装置２０２と外部記憶装置２０３とネットワーク接続装置２０４となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりＣＰＵが動作することで、上述した各機能が実現される。ネットワーク接続装置２０４は、ネットワーク２０５に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。
【００４８】
以上に説明したように、本発明によれば、基準パターンの各分割点における計測値と、部分パターンの各々の各分割点における計測値との、同じ分割点同士の偏差を各々求めるようにしたので、トレンドデータの中の所望とする部分の確認が、より低負荷な処理で実現できるようになる。トレンドグラフの中より、所望とするパターンを検出することで、非常に優れた成果物が製造されたときのプロセスの確認なども実施可能となる。
【００４９】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１…第１記憶部、１０２…第２記憶部、１０３…第１処理部、１０４…第２処理部、１０５…第３処理部、１０６…第４処理部、１０７…第５処理部、１０８…第６処理部、１０９…判定部、１１０…表示制御部、１１１…表示部、１１２…入力部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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