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特開2022-150025状態遷移提案装置、状態遷移提案方法及び状態遷移提案プログラム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022150025
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】状態遷移提案装置、状態遷移提案方法及び状態遷移提案プログラム
(51)【国際特許分類】
   G06F 16/28 20190101AFI20220929BHJP
【FI】
G06F16/28
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021052420
(22)【出願日】2021-03-25
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-01-13
(71)【出願人】
【識別番号】000153443
【氏名又は名称】株式会社 日立産業制御ソリューションズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】毛内 俊輔
【テーマコード(参考)】
5B175
【Fターム(参考)】
5B175FA03
5B175FB04
5B175KA11
(57)【要約】
【課題】非2値的に変化する計測値又は属性値に対して、理想的な状態遷移を提案する。
【解決手段】本発明の状態遷移提案装置は、事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得する分類部と、前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示する状態遷移提案部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図10
【特許請求の範囲】
【請求項1】
事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得する分類部と、
前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、
前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示する状態遷移提案部と、
を備えることを特徴とする状態遷移提案装置。
【請求項2】
前記分類部は、
ある前記状態から他の前記状態に前記事物の位置が遷移した確率を前記過去例として算出すること、
を特徴とする請求項1に記載の状態遷移提案装置。
【請求項3】
前記状態遷移提案部は、
前記受け付けた現在の位置が前記決定した状態に遷移するための距離を表示すること、
を特徴とする請求項2に記載の状態遷移提案装置。
【請求項4】
前記状態遷移提案部は、
前記位置が示す値の大小関係に基づき分岐する決定木において、複数の前記状態のそれぞれがリーフノードとなる分岐条件を、前記位置の数値範囲として表示すること、
を特徴とする請求項3に記載の状態遷移提案装置。
【請求項5】
前記分類部は、
前記状態を複数のクラスタに分類すること、
を特徴とする請求項4に記載の状態遷移提案装置。
【請求項6】
前記状態遷移提案部は、
前記クラスタにおける距離の深さの変更を行う旨のユーザの指示に応じて、前記遷移して行くべき状態の候補を再度絞り込むこと、
を特徴とする請求項5に記載の状態遷移提案装置。
【請求項7】
前記事物は、
機械であり、
前記位置は、
センサが前記機械から計測し得る物理量を示すこと、
を特徴とする請求項6に記載の状態遷移提案装置。
【請求項8】
前記事物は、
人であり、
前記位置は、
前記人の属性値を示すこと、
を特徴とする請求項6に記載の状態遷移提案装置。
【請求項9】
状態遷移提案装置の分類部は、
事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得し、
前記状態遷移提案装置の状態遷移提案部は、
前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、
前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示すること、
を特徴とする状態遷移提案装置の状態遷移提案方法。
【請求項10】
コンピュータを、
事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得する分類部と、
前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、
前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示する状態遷移提案部と、
して機能させるための状態遷移提案プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、状態遷移提案装置、状態遷移提案方法及び状態遷移提案プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
機械を安全かつ経済的に稼働させるためには、機械に対する設定値に日常的に目配りし、必要に応じて設定値を可変的に制御する必要がある。大規模な生産ラインに組み込まれている機械が突然停止したような場合、その修理・更新は、予想外の手間及び費用を必要とし、企業経営に大きな影響を及ぼすからである。
【0003】
機械から取得した計測値に基づき、コンピュータが機械の状態を診断する技術が普及している。特許文献1のデータ分析装置は、機械から取得した複数種類の計測値(センサ値)と、診断結果(正常又は異常)を使用して、診断結果をリーフノードとする決定木を作成する。リーフノードからルートノードに向かって分岐条件を辿って行くと、複数種類の計測値のそれぞれがどのような範囲を取った結果、機器が正常又は異常に至ったかがわかる。
【0004】
特許文献2の異常回避提案装置は、正常の状態にある計測値又は属性値を複数の群に分類する。当該異常回避提案装置は、診断対象の計測値又は属性値が分類したいずれの群にも属さない場合、診断対象の計測値又は属性値と、複数の群のそれぞれとの距離を算出し、算出した距離を複数の群ごとに表示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第2017/046906号
【特許文献2】特許第6680934号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
機械の環境並びに機械に求められる稼働水準及びコスト等の諸条件は、時系列で様々に変化する。これらの諸条件を反映して、機械に対する設定値を機動的に見直すことが、機械の効率的運用には必須であり、機械を長持ちさせることにも繋がる。経験が豊かではない技術者であっても容易にこの見直しを行えるような技術が求められている。
【0007】
しかしながら、特許文献1のデータ分析装置は、機械が異常に至った原因を事後的に分析することに焦点を当てており、機械に対する設定値を日常的に見直すことについての対応が望まれる。
【0008】
特許文献2の異常回避提案装置は、例えば、機械を“異常”又は“正常”というように、人を“在職”又は“離職”というように、2値的に分類する。このため、機械の計測値が、“正常”とも“異常”とも分類されないまま、非2値的に変化する場合についても、異常回避を提案できるようにすることが望まれる。
そこで、本発明は、非2値的に変化する計測値又は属性値に対して、理想的な状態遷移を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の状態遷移提案装置は、事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得する分類部と、前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示する状態遷移提案部と、を備えることを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、非2値的に変化する計測値又は属性値に対して、理想的な状態遷移を提案することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】状態遷移提案装置の構成等を説明する図である。
図2】計測値情報の一例である。
図3】クラスタリングを説明する図である。
図4】クラスタリングを説明する図である。
図5】距離の深さを説明する図である。
図6図2の一部を抽出した図である。
図7図6に基づいて作成された決定木の例である。
図8】遷移確率情報の一例である。
図9】処理手順のフローチャートである。
図10】案内画面の一例である。
図11】案内画面の一例である。
図12】計測値情報の一例である。
図13】状態遷移提案装置の構成を説明する図である。
図14】属性値情報の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以降、本発明を実施するための形態を、図等を参照しながら詳細に説明する。本発明を実施するための形態は、第1の実施形態及び第2の実施形態を有する。第1の実施形態は、回転機械の計測値を取得し、現在の状態から遷移して行くべき状態を提案する例である。第1の実施形態は、回転機械以外の機械にも適用可能である。第2の実施形態は、人の属性を取得し、現在の状態から遷移して行くべき状態を提案する例である。第1の実施形態及び第2の実施形態は、同じ発想を有しており、情報処理の内容も殆ど同じである。なお、請求項における“事物”は、機械及び人を含み、より一般的には、多次元の値によってその状態を示し得るあらゆる概念を含む。
【0013】
まず、第1の実施形態を説明する。
【0014】
(状態遷移提案装置)
図1は、状態遷移提案装置1の構成等を説明する図である。状態遷移提案装置1は、一般的なコンピュータであり、中央制御装置11、マウス、キーボード等の入力装置12、ディスプレイ等の出力装置13、主記憶装置14、補助記憶装置15及び通信装置16を備える。これらは、バスで相互に接続されている。補助記憶装置15は、計測値情報31、決定木32及び遷移確率情報33(詳細後記)を格納している。なお、計測値情報31b及び31cについては、別途後記する。
【0015】
主記憶装置14における分類部21及び状態遷移提案部22は、プログラムである。中央制御装置11は、これらのプログラムを補助記憶装置15から読み出して主記憶装置14にロードすることによって、それぞれのプログラムの機能(詳細後記)を実現する。補助記憶装置15は、状態遷移提案装置1から独立した構成となっていてもよい。
【0016】
回転機械41は、回転軸42、回転軸42を2箇所で支持する軸受43a及び43b、軸受を固定する軸受固定部44a及び44bを有する。この他にも、回転力を発生させる動力、回転力を使用する負荷等が存在するが、説明の単純化のためにこれらは捨象されている。回転機械41の様々な種類の計測値を取得するセンサ47が、回転機械41内に、又は、その近辺に配置されている。
【0017】
センサ47は、例えば、回転軸42の回転速度を計測する回転速度計47a、回転軸42の温度を計測する軸温度計47b、回転軸42の振動速度を計測する振動速度計47c、及び、回転機械41が発する騒音を計測する騒音計47dである。その他にも、例えば回転軸42の振動周波数を計測するセンサ47があってもよい。各センサ47は、各種の計測値をリアルタイムで状態遷移提案装置1に送信する。各センサ47は、状態遷移提案装置1と直接接続されていてもよいし、ネットワーク(図示せず)を介して接続されていてもよい。
【0018】
(計測値情報)
図2は、計測値情報31の一例である。計測値情報31においては、時刻欄101に記憶された時刻に関連付けて、計測値欄102には計測値が、状態欄103には状態が記憶されている。
時刻欄101の時刻は、計測値がセンサ47によって計測された時点の年月日時分秒である。
【0019】
計測値欄102の計測値は、前記した、回転速度(欄102a)、軸温度(欄102b)、振動速度(欄102c)及び騒音(欄102d)である。その他にも、例えば前記した振動周波数の欄があってもよい。回転機械41のユーザが回転速度等の目標値を変更すると、計測値は変化し始め、やがて変更後の目標値に合致する。この意味で、回転機械41のユーザは、計測値を制御することができる。“#”は、異なる値を省略的に示している。
状態欄103の状態は、回転機械41の負荷状態であり、ここでは、“1(春季低負荷)”、“2(冬季低負荷)”、“3(春季高負荷)”又は“4(冬季高負荷)”のいずれかである。状態とは、多次元空間を構成する個々の領域である。状態は、負荷の大小以外にも、製造対象物、製造対象物の品質等であり得る。
【0020】
(クラスタリング)
図3は、クラスタリングを説明する図である。図3の座標平面の横軸は回転速度であり、縦軸は軸温度である。説明を単純化するために、他の種類の計測値(振動速度及び騒音)は、ここでは捨象されている。理論的には、図3の座標平面は、これらのすべての計測値を軸に有する多次元空間になり得る。状態遷移提案装置1は、計測値情報31(図2)のレコードの計測値(回転速度及び軸温度)を示す点を座標平面に描画する。
【0021】
そして、状態遷移提案装置1は、任意の方法(K平均法等)でこれらの点を複数の群に分類する。ユーザは、予め群の数を決めておいてもよいし、決めておかなくてもよい。予め決めておく場合、群の数は、状態の数に一致するのが望ましい。予め決めておかなくても、群の数は多くの場合、状態の数に一致することが経験的にわかっている。そこで、クラスタ52aに状態1を割り当て、クラスタ52bに状態2を割り当て、クラスタ52cに状態3を割り当て、クラスタ52dに状態4を割り当てる。ここでのクラスタは、同じ状態に属する計測値の点(図示せず)の群が属する球である。球の中心は、計測点の重心である。球の半径は、中心から最も離れた計測点と中心との間の距離である。
【0022】
状態遷移提案装置1は、診断対象の計測点■51を座標平面に描画する。いま、点■51がクラスタ52dに属しているとする。回転機械41にとって、クラスタ52d内に継続的に留まっていることが好ましいか否かは不明である。仮に、クラスタ52dに留まることが好ましくない場合、ユーザは、何等かの不都合が生じる前に、回転速度及び軸温度を制御することによって、点■51をクラスタ52a、52b及び52cのうちのいずれかに属するようにしたい。
【0023】
このように、回転機械41の状態を移動させることは、“状態遷移”又は単に“遷移”と呼ばれる。そして遷移のための具体的な措置は、“遷移手段”と呼ばれる。遷移手段は、点■51を起点とし、クラスタ52d以外のいずれかのクラスタ内の点を終点とするベクトル53a、53b及び53cとして表現され得る。1つの点■51に対して、複数の遷移手段が存在し得る。複数の遷移手段は、その終点が属するクラスタごとに3つに分類される。図3の3つの遷移手段53a、53b及び53cの終点は、3つのクラスタに分散している。このように分散していない例を図4の説明として後記する。
【0024】
(状態を遷移させることについて)
過去における熟練者による回転機械41の状態の遷移は、非熟練者には直接的に意識されない安全への配慮が反映されていることが多い。例えば、異臭、発光、産出物の品質不良等、計測値として日常管理されていない異常が、日常管理されている計測値の特定の組合せに関連付けて発生することもある。したがって、過去において熟練者が滞留を避けた状態から積極的に選択した状態に遷移することの必要性が、現場においては存在する。
【0025】
図4もまた、クラスタリングを説明する図である。遷移手段53a、53ab及び53acの終点は、いずれもクラスタ52a内にある。クラスタ52a、52b及び52cのそれぞれの中心と点■51との間の距離を比較すると、クラスタ52aと点■51との間の距離が最も短い。その意味で、遷移手段53a、53ab及び53acは、遷移手段の発動に伴い回転機械41に課する負担が他のクラスタへ遷移する場合と比較すれば最も軽い。
【0026】
しかしながら、遷移手段の終点が特定のクラスタに集中することは、ユーザに対して有益な示唆を与えることにはならない場合も多い。極端な例として、図4のように、点■51をクラスタ52aへ遷移させる遷移手段は、理論的には可能であっても、その時々の条件(軸温度の制約等)により物理的には不可能である場合もある。そこで、図4のように、同じクラスタ内に終点が属する複数の遷移手段が提示されるよりも、図3のように、終点が属するクラスタが分散するように複数の遷移手段が提示される方が、ユーザにとっての選択の幅は広い。結局、このような諸般の事情を総合的に勘案し、熟練者は、遷移先の状態(クラスタ)を決定するのであり、過去における遷移の実例は、この決定を反映しているといえる。
【0027】
(距離の深さ)
図5は、距離の深さを説明する図である。“深さ”とは、遷移手段の終点がクラスタに入り込む程度である。遷移手段53aの終点は、クラスタ52aの内部及び境界上のどの位置にあってもよい。いま、点■51とクラスタ52aの中心とを結ぶ直線とクラスタ52aとの交点(クラスタの境界上の点)が、点●54であるとする。終点が点●54である場合、点■51と終点との間の距離(ベクトルの長さ)は、“d1”となる。終点がクラスタ52aの中心にある場合、点■51と終点との間の距離は、“d2”となる。
【0028】
遷移手段の終点をクラスタの中心とするのが理想である。しかしながら、点■51から移動する距離が短い方が、回転機械41に与える負担は軽い。よって、軽い負担でそれなりの効果が期待できる点●54に移動する意味はある。
【0029】
(距離の種類)
前記では、点■51とクラスタとの間の距離は、ユークリッド距離であることを前提としてきた。しかしながら、点■51とクラスタとの間の距離は、その他の任意の距離(マハラノビス距離、チェビシェフ距離、ミンコフスキー距離等)であってもよい。
【0030】
(距離の正規化)
回転速度の値は、連続的に変化する。よって、例えば回転速度の現在値が“50”であり、遷移先の候補の回転速度の値が“90”である場合、状態遷移提案装置1は、“40=90-50”を両者間の距離としてもよい。さらに、回転速度の値が取り得る範囲が、“0~100”であることが既知である場合、状態遷移提案装置1は、“0.4=40/100”を両者間の距離としてもよい。
【0031】
計測値の値が仮に連続的に変化しなくても、その絶対値に意味があれば、状態遷移提案装置1は、前記の回転速度の例に準じて、両者間の距離を定義できる。しかしながら、センサの種類によっては、計測結果が、非数値的なn種類の離散値(例えば、n=3の場合の、高、中、低)となる場合がある。このとき、状態遷移提案装置1は、現在値と遷移先の候補の回転速度の値とが異なれば、“1/n=1/3”を両者間の距離とする。このような計測結果を発生させるセンサの種類がm個存在する場合、m次元空間内における両者間の距離は、“1/n+1/n+・・・+1/n”となる。“n”(i=1、2、・・・、m)は、i番目のセンサの計測結果の種類の数である。
【0032】
(決定木)
図2のように複数種類の計測値の値に対して状態を関連付けた表は、決定木として表現され得ることが知られている。特許文献1は、このような表を決定木に変換する具体例を開示している。
【0033】
図6は、図2の一部を抽出した図である。ここで、図2の一部を抽出したのは、決定木32(図7)を作成する方法を説明する便宜のためである。図7は、図6に基づいて作成された決定木32の例である。以降では、図6及び図7を同時に参照する。
【0034】
状態遷移提案装置1は、まず、回転速度Aの値に適当な閾値αを適用して、計測値情報31b(図6)のレコードを2つのグループに分ける。この処理は、図7において状態遷移提案装置1がすべてのレコードを示すルートノード61を2つのノード63a及び63bに分岐することに相当する。ルートノード61とノード63aとの間のブランチ62aには、分岐条件“A<α”が関連付けられ、ルートノード61とノード63bとの間のブランチ62bには、分岐条件“A≧α”が関連付けられている。説明の便宜のため、ノード63bについては、さらに分岐させる必要がなくなった(状態が1つに決まった)とする。
【0035】
状態遷移提案装置1は、次に、軸温度Bの値に適当な閾値βを適用して、計測値情報31b(図6)のレコードのうちノード63aに対応するものを2つのグループに分ける。この処理は、図7において状態遷移提案装置1がノード63aを2つのノード65a及び65bに分岐することに相当する。ノード63aとノード65aとの間のブランチ64aには、分岐条件“B<β”が関連付けられ、ルートノード63aとノード65bとの間のブランチ64bには、分岐条件“B≧β”が関連付けられている。説明の便宜のため、ノード65a及び65bについては、さらに分岐させる必要がなくなったとする。
【0036】
さらに分岐する必要がないノード63b、65a及び65bは、リーフノードとも呼ばれる。リーフノードのそれぞれには、各状態が対応している。いま、状態遷移提案装置1がユーザに対して状態“1(春季低負荷)”に遷移する遷移手段を提示しているとする。このとき、状態遷移提案装置1は、図3のように座標平面上で当該状態に対応する遷移手段53aを表示することはもちろんである。しかしながら、それに加えて、状態遷移提案装置1は、図7の決定木32を表示してもよい。
【0037】
状態遷移提案装置1は、リーフノード65aを強調表示し、リーフノード65aが状態“1(春季低負荷)”に対応することを示す。そして、状態遷移提案装置1は、ルートノード61からリーフノード65aに至るブランチに関連付けられた分岐条件“A<α,B<β”を表示する。
【0038】
(状態及び遷移)
状態とは、前記したように多次元空間内における複数の重複しない領域である。多次元空間の座標軸は、センサが計測し得る回転機械41に関する物理量(回転速度、軸温度等)である。遷移とは、回転機械41の計測値(制御値)が、領域間を移動することである。いま、多次元空間内において“状態1”は“状態2”と接し、“状態2”は“状態3”と接しているが、“状態1”は、“状態3”とは接していないとする。このとき、計測値が“状態1”に長く滞留した後、“状態3”に遷移し、そのまま“状態3”に長く滞留したとする。そして、この遷移の過程においてやむを得ず、計測値が“状態2”に僅かの期間留まった(通過した)とする。この場合、“計測値が状態1から状態2へ遷移した”又は“計測値が状態2から状態3へ遷移した”とは定義されない。つまり、滞留時間が所定の閾値以下である状態は無視され、この場合“計測値が状態1から状態3へ遷移した”と定義される。
【0039】
(遷移確率情報)
図8は、遷移確率情報33の一例である。遷移確率情報33は、状態を縦及び横にならべたマトリクスである。縦に並ぶ状態は、遷移前(起点)の状態であり、横に並ぶ状態は、遷移後(終点)の状態である。縦及び横の交点のセルには、過去における実際の遷移の実績が、遷移件数及び遷移確率として記憶されている。さらに、遷移前の状態ごとに、遷移件数の合計及び遷移確率の合計が記憶されている。当然ながら、遷移の向き(状態1→状態2、状態2→状態1)は、区別される。そして、遷移後の状態が遷移前の状態と同じであるケース(図8の太線箇所)も定義される。このケースは、“その状態に留まり続ける”ケースである。“#”に添えられた2桁の数字は、遷移前の状態及び遷移後の状態を示す。例えば、“#41”は、遷移前の状態4から遷移後の状態1への遷移を示す。
【0040】
(処理手順)
図9は、処理手順のフローチャートである。処理手順を開始する前提として、計測値情報31(図2)が、完成した状態で補助記憶装置15に格納されているとする。
ステップS201において、状態遷移提案装置1の分類部21は、学習用の計測値を取得する。具体的には、分類部21は、補助記憶装置15から計測値情報31(図2)を取得する。
【0041】
ステップS202において、分類部21は、計測値をクラスタリングする。具体的には、第1に、分類部21は、計測値情報31(図2)の計測値を示す点を多次元空間に描画する。図2の例では、計測値の種類は4つ存在するので、分類部21は、4次元空間に点を描画することになる。説明の単純化のため、以降では、計測値が回転速度及び軸温度の2つである例を説明する。なお、計測値情報31(図2)には、計測値が僅か9時点分しか記載されていない。しかしながら、実際の計測値情報31は、図2に示すよりも遥かに多くの時点の計測値を記憶している。
【0042】
第2に、分類部21は、ステップS202の“第1”において描画した点を任意の方法で分類する。当該分類の結果、分類部21は、図3に示すように、4つの状態に対応する4つのクラスタ52a、52b、52c及び52dを作成することになる。そこで、分類部21は、例えば、クラスタ52aに“状態1”を割り当て、クラスタ52bに“状態2”を割り当て、クラスタ52cに“状態3”を割り当て、クラスタ52dに“状態4”を割り当てる。
【0043】
ステップS203において、分類部21は、遷移確率情報33を作成する。具体的には、第1に、分類部21は、多次元空間内の点(図2の各レコードに対応する)の時系列の遷移に注目し、遷移の件数及び確率を、図8のセルごとに算出する。各セルは、“分類1→分類1”、“分類1→分類2”、“分類1→分類3”・・・である。
【0044】
ステップS204において、状態遷移提案装置1の状態遷移提案部22は、診断対象の計測値を受け付ける。具体的には、状態遷移提案部22は、ユーザが入力装置12を介して診断対象の計測値(回転速度及び軸温度)を入力するのを受け付ける。状態遷移提案部22は、ユーザによる入力に代替して、診断対象の計測値を自動的に入力してもよい。診断対象の計測値とは、それを起点として次にどの状態に遷移するべきかが不明な計測値である。説明の都合上、いま診断対象の計測値として、図3の点■51が入力されたとする。点■51は、“状態4”に属している。
【0045】
ステップS205において、状態遷移提案部22は、診断対象の計測値とクラスタとの距離を算出する。具体的には、状態遷移提案部22は、以下の距離及び成分を算出する。距離は、前記した距離のいずれでもよいが、説明の都合上、ユークリッド距離であるとする。そして、距離の深さも任意であるが、説明の都合上、ベクトルの終点は、クラスタの中心であるとする。
【0046】
〈状態4から状態1への遷移について〉
・点■51とクラスタ52aとの間の距離(ベクトル53aの長さ)
・ベクトル53aの横軸(回転速度)成分
・ベクトル53aの縦軸(軸温度)成分
【0047】
〈状態4から状態2への遷移について〉
・点■51とクラスタ52bとの間の距離(ベクトル53bの長さ)
・ベクトル53bの横軸(回転速度)成分
・ベクトル53bの縦軸(軸温度)成分
【0048】
〈状態4から状態3への遷移について〉
・点■51とクラスタ52cとの間の距離(ベクトル53cの長さ)
・ベクトル53cの横軸(回転速度)成分
・ベクトル53cの縦軸(軸温度)成分
【0049】
ステップS206において、状態遷移提案部22は、遷移確率情報33(図8)に基づき遷移手段の候補を決定する。具体的には、第1に、状態遷移提案部22は、遷移確率情報33の行のうち、遷移前が“状態4”であるものから、以下の“遷移後状態別件数確率情報”を抽出する。
【0050】
(遷移前,遷移後,遷移件数,遷移確率)=(状態4,状態1,#41件,#41%),(状態4,状態2,#42件,#42%),(状態4,状態3,#43件,#43%),(状態4,状態4,#44件,#44%),(状態4,状態5,#45件,#45%),・・・
なお、“#”に添えられた2桁の数字については、前記した通りである。
【0051】
第2に、状態遷移提案部22は、遷移後状態別件数確率情報の右辺に注目し、遷移件数又は遷移確率が大きい順に所定の数だけ遷移後状態を取得する。いま遷移確率が“#41%>#43%>#42%>・・・”であり、所定の数が“3”であるとする。このとき状態遷移提案部22は、“状態1”、“状態3”及び“状態2”を取得する。
【0052】
ステップS207において、状態遷移提案部22は、距離で候補を絞り込む。具体的には、状態遷移提案部22は、ステップS206の“第2”において取得した遷移後状態のうち、ステップS205において算出した距離が所定の閾値より大きい又は小さい遷移後状態を削除する。距離が極端に大きい場合、遷移に伴う回転機械41の負担は大きい。逆に距離が極端に小さい場合、目に見えて大きな状態の変化は見られない。説明の便宜上、ここで削除された遷移後状態はなかったものとし、結果的に、遷移確率が大きい順に、“状態1”、“状態3”及び“状態2”が残ったとする。
【0053】
ステップS208において、状態遷移提案部22は、案内画面71(図10)を表示する。具体的には、第1に、状態遷移提案部22は、案内画面71(図10)を出力装置13に表示する。このとき、状態遷移提案部22は、クラスタ分析欄72に、4つのクラスタ52a、52b、52c及び52d、診断対象の点■51、並びに、遷移手段53a、53b及び53cを描画した座標平面(図3と同じ)を表示する。そして、状態遷移提案部22は、現在位置欄74に、点■51の座標値を表示する。ベクトルとしての遷移手段53a、53b及び53cの長さが、遷移後の状態を示すクラスタとの距離に相当する。
【0054】
第2に、状態遷移提案部22は、遷移手段1欄73a、遷移手段2欄73b及び遷移手段3欄73cに、ステップS207において遷移確率が大きい順序に残った、それぞれ状態1、状態3及び状態2に遷移するための遷移手段を表示する。状態遷移提案部22は、例えば遷移手段1欄73aに“あなたが状態1に遷移することを最も推奨します。その場合、回転速度を-19だけ、軸温度を6だけ修正してください”を表示する。
【0055】
ここでの“-19”及び“6”は、欄72における点■51から状態1のクラスタ52aの中心へ移動する場合の、それぞれ横軸上の距離及び縦軸上の距離(修正値)である。当然のことながら、負の方向に移動する場合は、距離に負の符号が付される。遷移手段2欄73b及び遷移手段3欄73cについても同様である。
【0056】
第3に、状態遷移提案部22は、ユーザが入力装置12を介して“距離の深さを変更する”旨の指示を入力するのを受け付ける。すると、状態遷移提案部22は、遷移手段の終点をクラスタの境界上の点(図5の点●54)に変更したうえで、案内画面71における、遷移手段1欄73a、遷移手段2欄73b、遷移手段3欄73c、及び、クラスタ分析欄72のデータを更新して表示する。更新後の遷移手段は、更新前に比して、回転機械41にとって負担が小さいものになっている。
状態遷移提案部22は、当該指示を受け付けた場合、ステップS207に戻り、再度候補を絞り込むこととしてもよい。状態遷移提案部22は、変更後の遷移手段の終点として、図5の点●54以外にも、クラスタ52aの内部及び境界上のどの位置の点を表示してもよい。
【0057】
ステップS209において、状態遷移提案部22は、決定木32を表示する。具体的には、第1に、状態遷移提案部22は、ユーザが範囲指定ボタン75a、75b及び75cのうちのいずれかを押下するのを受け付ける。いま、ユーザは、“状態1”についての範囲指定ボタン75aを押下したとする。すると、状態遷移提案部22は、案内画面71を案内画面71b(図11)に切り替える。
【0058】
第2に、状態遷移提案部22は、決定木分析欄76に決定木32(図7と同じ)を表示する。決定木32の作成方法は、前記した通りである。状態遷移提案部22は、決定木32のリーフノードのうち状態1に対応するものを強調表示し、案内文言77“状態1に遷移するには、回転速度<α、かつ、軸温度<βとなるよう制御してください”を表示する。
第3に、状態遷移提案部22は、遷移手段1欄73aにおける表示を“回転速度を-19だけ軸温度を6だけ修正してください”から“回転速度をα未満に軸温度をβ未満に修正してください”に変更する。その後、処理手順を終了する。
【0059】
(計測値情報の他の例)
図12は、計測値情報31cの一例である。図12が想定する機械は、アーム(腕)を有する自走型工作ロボットである。計測値情報31cにおいては、時刻欄111に記憶された時刻に関連付けて、進行速度欄112には進行速度が、回転速度欄113には回転速度が、アーム操作速度欄114にはアーム操作速度が、負荷状態欄115には負荷状態が、記憶されている。
【0060】
時刻欄111の時刻は、進行速度等が計測された時刻である。“t”に付された数字が大きいほど、遅い時刻を示す。
進行速度欄112の進行速度は、ロボットが床上を走行する速度である。“#”は、異なる値を省略的に示している(以下同様)。
回転速度欄113の回転速度は、動力源としての電動機の回転速度である。
アーム操作速度欄114のアーム操作速度は、ロボットのアームの基礎部分を基準とする、ロボットのアームの先端部分の相対速度である。
負荷状態欄115の負荷状態は、ロボットに課される負荷(負担)の大きさである。
【0061】
図12における進行速度、回転速度及びアーム操作速度は、計測値であり、図2における計測値欄102の値に相当する。図12における負荷状態は、図2における状態に相当する。
【0062】
すると、分類部21は、計測値を各軸に有する多次元空間内に、時刻に対応する点を描画することができる。分類部21が、計測値情報31cのレコードに対応する点を分類すると、分類部21は、多次元空間内に状態を示す複数のクラスタを作成することになる。分類部21は、これらのクラスタに対して、“状態1(低)”、“状態2(中)”、“状態3(高)”、・・・を割り当てる。ここでの各状態は、負荷状態である。
【0063】
状態遷移提案部22は、診断対象のロボットの現在の計測値を受け付け、遷移後の状態(負荷状態)を提案する。すると、例えば、計測値のうちどの値をどの程度変化させれば、どのクラスタに遷移するか等が、過去の実例に即してわかる。
【0064】
前記で明らかなように、計測値情報31cが使用される例において、分類部21及び状態遷移提案部22の処理は、第1の実施形態における、分類部21及び状態遷移提案部22の処理に準ずる。
【0065】
次に、第2の実施形態を説明する。
【0066】
(状態遷移提案装置)
図13は、状態遷移提案装置1bの構成を説明する図である。状態遷移提案装置1bの構成は、図1の状態遷移提案装置1の構成とほぼ同じである。但し、図13の補助記憶装置15は、図2の計測値情報31に代替して、属性値情報34を格納している。状態遷移提案装置1bは、図1の通信装置16を有していなくてもよい。
【0067】
(属性値情報)
図14は、属性値情報34の一例である。図14が想定する人物は、企業に所属する従業員である。属性値情報34においては、人物欄121に記憶された人物に関連付けて、年度欄122には年度が、残業時間欄123には残業時間が、休日出勤回数欄124には休日出勤回数が、出張回数欄125には出張回数が、メンタルリスク欄126にはメンタルリスクが記憶されている。
【0068】
人物欄121の人物は、従業員(人)の氏名である。ここでは単純化のため、“A”、“B”、・・・と記載されている。
年度欄122の年度は、残業時間等が集計された年度(暦年)である。
残業時間欄123の残業時間は、定時以降の勤務時間である。“#”は、異なる値を省略的に示している(以下同様)。
休日出勤回数欄124の休日出勤回数は、休日に出勤した回数である。
出張回数欄125の出張回数は、拠点以外の勤務地で勤務した回数である。
メンタルリスク欄126のメンタルリスクは、従業員が心因性の疾病に罹患する可能性である。
【0069】
図13における残業時間、休日出勤回数及び出張回数は、従業員の属性値であり、図2における計測値に相当する。図13におけるメンタルリスクは、図2における状態に相当する。
【0070】
すると、分類部21は、属性値を各軸に有する多次元空間内に、人物と年度との組合せに対応する点を描画することができる。分類部21が、属性値情報34のレコードに対応する点を分類すると、分類部21は、多次元空間内に状態を示す複数のクラスタを作成することになる。分類部21は、これらのクラスタに対して、“状態1(小)”、“状態2(中)”、“状態3(大)”、・・・を割り当てる。ここでの各状態は、メンタルリスクである。
【0071】
状態遷移提案部22は、診断対象の従業員の現在の属性値を受け付け、遷移後の状態(メンタルリスク)を提案する。なお、ここでの“提案”は、メンタルリスクを好ましい方向に遷移させるアドバイス、及び、悪い方向に遷移することに対する警告を含む。すると、例えば、属性値のうちどの値をどの程度変化させれば、どのクラスタに遷移するか等が、過去の実例に即してわかる。
【0072】
前記で明らかなように、属性値情報34が使用される例において、分類部21及び状態遷移提案部22の処理は、第1の実施形態における、分類部21及び状態遷移提案部22の処理に準ずる。
【0073】
(本実施形態の効果)
本実施形態の状態遷移提案装置等の効果は以下の通りである。
(1)状態遷移提案装置は、事物の状態遷移を過去例に基づき提案することができる。つまり、状態遷移提案装置は、個人的検知に頼ることなく、他の実現可能な遷移方法を見落とすこともない。
(2)状態遷移提案装置は、事物の状態遷移を確率に基づき客観的に提案することができる。
(3)状態遷移提案装置は、距離(状態遷移の程度)を表示することができる。
(4)状態遷移提案装置は、状態遷移の候補を、決定木とその条件として表示することができる。
(5)状態遷移提案装置は、視覚的にわかり易いクラスタ分類を行うことができる。
(6)状態遷移提案装置は、機械等に対する負担の軽減を配慮し、遷移後の位置を再度絞り込むことができる。
(7)状態遷移提案装置は、回転機械の状態遷移を提案することができる。
(8)状態遷移提案装置は、人の状態遷移を提案することができる。
【0074】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0075】
1 状態遷移提案装置
11 中央制御装置
12 入力装置
13 出力装置
14 主記憶装置
15 補助記憶装置
16 通信装置
21 分類部
22 状態遷移提案部
31、31b、31c 計測値情報
32 決定木
33 遷移確率情報
34 属性値情報
41 回転機械
52 クラスタ(状態)
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
【手続補正書】
【提出日】2021-09-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得し、
前記状態を複数のクラスタに分類する分類部と、
前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、
前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示し、
前記クラスタにおける距離の深さの変更を行う旨のユーザの指示に応じて、前記遷移して行くべき状態の候補を再度絞り込む状態遷移提案部と、
を備えることを特徴とする状態遷移提案装置。
【請求項2】
前記分類部は、
ある前記状態から他の前記状態に前記事物の位置が遷移した確率を前記過去例として算出すること、
を特徴とする請求項1に記載の状態遷移提案装置。
【請求項3】
前記状態遷移提案部は、
前記受け付けた現在の位置が前記決定した状態に遷移するための距離を表示すること、
を特徴とする請求項2に記載の状態遷移提案装置。
【請求項4】
前記状態遷移提案部は、
前記位置が示す値の大小関係に基づき分岐する決定木において、複数の前記状態のそれぞれがリーフノードとなる分岐条件を、前記位置の数値範囲として表示すること、
を特徴とする請求項3に記載の状態遷移提案装置。
【請求項5】
前記事物は、
機械であり、
前記位置は、
センサが前記機械から計測し得る物理量を示すこと、
を特徴とする請求項に記載の状態遷移提案装置。
【請求項6】
前記事物は、
人であり、
前記位置は、
前記人の属性値を示すこと、
を特徴とする請求項に記載の状態遷移提案装置。
【請求項7】
状態遷移提案装置の分類部は、
事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得し、
前記状態を複数のクラスタに分類し、
前記状態遷移提案装置の状態遷移提案部は、
前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、
前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示し、
前記クラスタにおける距離の深さの変更を行う旨のユーザの指示に応じて、前記遷移して行くべき状態の候補を再度絞り込むこと、
を特徴とする状態遷移提案装置の状態遷移提案方法。
【請求項8】
コンピュータを、
事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得し、
前記状態を複数のクラスタに分類する分類部と、
前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、
前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示し、
前記クラスタにおける距離の深さの変更を行う旨のユーザの指示に応じて、前記遷移して行くべき状態の候補を再度絞り込む状態遷移提案部と、
して機能させるための状態遷移提案プログラム。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
本発明の状態遷移提案装置は、事物の多次元空間における位置が、前記多次元空間を構成する領域である状態を遷移した過去例を取得し、前記状態を複数のクラスタに分類する分類部と、前記事物の前記多次元空間における現在の位置を受け付け、前記過去例に基づき、前記受け付けた現在の位置が将来遷移して行くべき前記状態を決定し、前記決定した状態を表示し、前記クラスタにおける距離の深さの変更を行う旨のユーザの指示に応じて、前記遷移して行くべき状態の候補を再度絞り込む状態遷移提案部と、を備えることを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図11
【補正方法】変更
【補正の内容】
図11