JP7019364B2 - 監視装置、監視方法、監視プログラム、表示装置、表示方法および表示プログラム - Google Patents
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Description
以下の実施の形態では、第1の実施形態に係る監視装置10の構成、監視装置10の処理の流れを順に説明し、最後に第1の実施形態による効果を説明する。
まず、図1を用いて、監視装置10の構成を説明する。図1は、第1の実施形態に係る監視装置の構成例を示すブロック図である。監視装置10は、例えば、工場やプラントなどの監視対象設備に設置されるセンサによって取得された複数のデータを収集し、収集された複数のデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習済モデルを用いて、監視対象設備の異常度であるフレーム異常評価値を出力値として出力する。また、監視装置10は、学習済モデルに入力された各時刻における各データと、学習済モデルから出力された異常度とを用いて、各時刻における入力項目ごとの出力値に対する重要度を算出する。ここで重要度とは、各入力が出力に対してどれだけ寄与したかを示すものであり、重要度の絶対値が大きいほど、その入力は出力に対する影響度が高かったことを意味する。
参考文献1:Bach Sebastian, et al. "On pixel-wise explanations for non-linear classifier decisions by layer-wise relevance propagation." PloS one 10.7 (2015): e0130140.
参考文献2:Shrikumar Avanti, Peyton Greenside, and Anshul Kundaje. "Learning important features through propagating activation differences." arXiv preprint arXiv:1704.02685 (2017).
参考文献3:Ribeiro Marco Tulio, Sameer Singh, and Carlos Guestrin. "Why should i trust you?: Explaining the predictions of any classifier." Proceedings of the 22nd ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining. ACM, 2016.
次に、図7~図9を用いて、第1の実施形態に係る監視装置10による処理手順の例を説明する。図7は、第1の実施形態に係る監視装置における異常予測処理の流れの一例を示すフローチャートである。図8は、第1の実施形態に係る監視装置における重要度算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。図9は、第1の実施形態に係る監視装置におけるグラフ表示処理の流れの一例を示すフローチャートである。
第1の実施形態に係る監視装置10は、監視対象設備で取得された複数のセンサデータを収集し、収集された複数のセンサデータを入力として、監視対象設備の異常を予測するための学習済モデルを用いて、監視対象設備の異常度であるフレーム異常評価値を出力値として出力する。また、監視装置10は、学習済モデルに入力された各時刻における各センサデータと、学習済モデルから出力された異常度とを用いて、各時刻における入力項目ごとの出力値に対する重要度を算出する。このため、監視装置10では、複数の入力値のうち、どの入力値が重要であるかを動的かつ容易に確認することが可能となる。
上述した第1の実施形態では、監視装置10が重要度可視化部15を有し、各センサデータの重要度の推移を示すグラフを表示する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、監視装置10とは別の装置である表示装置20が各センサデータの重要度の推移を示すグラフを表示するようにしてもよい。
第2の実施形態に係る表示装置20は、監視対象設備で取得された複数のデータを入力として、監視対象設備の状態を予測するための学習済モデルを用いて、所定の出力値を出力する外部の監視装置10Aから、学習済モデルに入力された各時刻における入力項目ごとの所定の出力値に対する重要度を取得する。そして、表示装置20は、取得した重要度を用いて、各入力項目の重要度の推移を示すグラフを作成し、作成したグラフを表示する。このため、表示装置20では、複数の入力値のうち、どの入力値が重要であるかを動的かつ容易に確認することが可能である。
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、CPUやGPUおよび当該CPUやGPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
また、上記実施形態において説明した監視装置、表示装置が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述したプログラムを作成することもできる。例えば、実施形態に係る監視装置10、10Aまたは表示装置20が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述した監視プログラム、表示プログラムを作成することもできる。この場合、コンピュータが監視プログラム、表示プログラムを実行することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、かかる監視プログラム、表示プログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録された監視プログラム、表示プログラムをコンピュータに読み込ませて実行することにより上記実施形態と同様の処理を実現してもよい。
11 収集部
12 異常予測部
12a 分析フレーム抽出部
12b フレーム異常評価値算出部
13 出力可視化部
13a 異常判定部
13b チャート表示部
14 算出部
14a 重要度計算部
14b 重要度ノイズ除去部
15 重要度可視化部
15a、21 取得部
15b、22 作成部
15c、23 重要度表示部
15d、24 報知部
16 プロセスデータバッファ
17 分析フレームバッファ
18 フレーム異常評価値バッファ
20 表示装置
100 監視システム
Claims (7)
- 監視対象設備で取得された複数のデータを収集する収集手段と、
前記収集手段によって収集された複数のデータを入力として、前記監視対象設備の状態を予測するためのニューラルネットワークである学習済モデルを用いて、所定の出力値を出力する予測手段と、
前記学習済モデルに入力された各時刻における各データと、前記学習済モデルから出力された所定の出力値とを用いて、前記各時刻における入力項目ごとの前記所定の出力値に対する重要度であって、前記各データが前記学習済モデルの前記出力値にどれだけ寄与したかを示す時間変化する各時刻における重要度を算出する算出手段と
を有し、
前記算出手段は、入力値から出力値を算出する前記学習済モデルにおいて、前記出力値の各入力値に関する偏微分値またはその概算値を用いて、前記各時刻における入力項目ごとに、前記重要度を算出することを特徴とする監視装置。 - 監視装置によって実行される監視方法であって、
監視対象設備で取得された複数のデータを収集する収集工程と、
前記収集工程によって収集された複数のデータを入力として、前記監視対象設備の状態を予測するためのニューラルネットワークである学習済モデルを用いて、所定の出力値を出力する予測工程と、
前記学習済モデルに入力された各時刻における各データと、前記学習済モデルから出力された所定の出力値とを用いて、前記各時刻における入力項目ごとの前記所定の出力値に対する重要度であって、前記各データが前記学習済モデルの前記出力値にどれだけ寄与したかを示す時間変化する各時刻における重要度を算出する算出工程と
を含み、
前記算出工程は、入力値から出力値を算出する前記学習済モデルにおいて、前記出力値の各入力値に関する偏微分値またはその概算値を用いて、前記各時刻における入力項目ごとに、前記重要度を算出することを特徴とする監視方法。 - 監視対象設備で取得された複数のデータを収集する収集ステップと、
前記収集ステップによって収集された複数のデータを入力として、前記監視対象設備の状態を予測するためのニューラルネットワークである学習済モデルを用いて、所定の出力値を出力する予測ステップと、
前記学習済モデルに入力された各時刻における各データと、前記学習済モデルから出力された所定の出力値とを用いて、前記各時刻における入力項目ごとの前記所定の出力値に対する重要度であって、前記各データが前記学習済モデルの前記出力値にどれだけ寄与したかを示す時間変化する各時刻における重要度を算出する算出ステップと
をコンピュータに実行させ、
前記算出ステップは、入力値から出力値を算出する前記学習済モデルにおいて、前記出力値の各入力値に関する偏微分値またはその概算値を用いて、前記各時刻における入力項目ごとに、前記重要度を算出することを特徴とする監視プログラム。 - 監視対象設備で取得された複数のデータを入力として、前記監視対象設備の状態を予測するためのニューラルネットワークである学習済モデルを用いて、所定の出力値を出力する外部の装置から、前記学習済モデルに入力された各時刻における入力項目ごとの前記所定の出力値に対する重要度であって、各データが前記学習済モデルの前記出力値にどれだけ寄与したかを示す時間変化する各時刻における重要度であって、入力値から出力値を算出する前記学習済モデルにおいて、前記出力値の各入力値に関する偏微分値またはその概算値を用いて、前記各時刻における入力項目ごとに算出された重要度を取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された重要度を用いて、各入力項目の重要度の推移を示すグラフを作成する作成手段と、
前記作成手段によって作成されたグラフを表示する表示手段と
を有することを特徴とする表示装置。 - 前記監視対象設備の異常が検知された場合に、前記取得手段によって取得された各入力項目の重要度のうち、重要度が所定の閾値以上である入力項目を報知する報知手段をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 表示装置によって実行される表示方法であって、
監視対象設備で取得された複数のデータを入力として、前記監視対象設備の状態を予測するためのニューラルネットワークである学習済モデルを用いて、所定の出力値を出力する外部の装置から、前記学習済モデルに入力された各時刻における入力項目との前記所定の出力値に対する重要度であって、各データが前記学習済モデルの前記出力値にどれだけ寄与したかを示す時間変化する各時刻における重要度であって、入力値から出力値を算出する前記学習済モデルにおいて、前記出力値の各入力値に関する偏微分値またはその概算値を用いて、前記各時刻における入力項目ごとに算出された重要度を取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された重要度を用いて、各入力項目の重要度の推移を示すグラフを作成する作成工程と、
前記作成工程によって作成されたグラフを表示する表示工程と
を含んだことを特徴とする表示方法。 - 監視対象設備で取得された複数のデータを入力として、前記監視対象設備の状態を予測するためのニューラルネットワークである学習済モデルを用いて、所定の出力値を出力する外部の装置から、前記学習済モデルに入力された各時刻における入力項目ごとの前記所定の出力値に対する重要度であって、各データが前記学習済モデルの前記出力値にどれだけ寄与したかを示す時間変化する各時刻における重要度であって、入力値から出力値を算出する前記学習済モデルにおいて、前記出力値の各入力値に関する偏微分値またはその概算値を用いて、前記各時刻における入力項目ごとに算出された重要度を取得する取得ステップと、
前記取得ステップによって取得された重要度を用いて、各入力項目の重要度の推移を示すグラフを作成する作成ステップと、
前記作成ステップによって作成されたグラフを表示する表示ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とする表示プログラム。
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