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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-27
(45)【発行日】2024-06-04
(54)【発明の名称】コントローラ、システム、方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G05B 19/418 20060101AFI20240528BHJP
G05B 23/02 20060101ALI20240528BHJP
【ＦＩ】
G05B19/418 Z
G05B23/02 V
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020102296
(22)【出願日】2020-06-12
(65)【公開番号】P2021196815
(43)【公開日】2021-12-27
【審査請求日】2023-03-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000002945
【氏名又は名称】オムロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100108213
【弁理士】
【氏名又は名称】阿部 豊隆
(72)【発明者】
【氏名】杉原 哲朗
【審査官】大古 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－２２１６４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０１８３８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５３６４０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－１６１３１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１８７８２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ １９／４１８
Ｇ０５Ｂ ２３／００ －２３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
制御対象の装置によって処理される対象の状態を検知するコントローラであって、前記対象の状態を監視するセンサの出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得する取得部と、
前記取得部により新たに取得された前記数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、前記対象の異常を逐次検知する検知部と、
前記取得部により新たに取得された前記数値に基づいて、前記評価関数を逐次更新する更新部と、
記憶部に記憶された判定方法であって前記評価関数の演算結果を用いて判定する判定方法により、前記評価関数の妥当性を判定する判定部と、を備え、
前記判定部は、前記検知部が前記対象を異常と検知する前記演算結果が設定された回数連続して得られた場合に、前記評価関数の妥当性がないと判定し、
前記更新部は、
前記判定部が前記評価関数の妥当性がないと判定した場合、前記評価関数を初期化し、
前記判定部の判定に基づいて前記評価関数を初期化した後に、設定された回数連続して前記対象を異常と検知した前記演算結果が得られたそれぞれの前記数値に基づいて、前記初期化した後の前記評価関数を再更新する、
コントローラ。
【請求項2】
前記評価関数は、前記数値を標準化する関数である、請求項１に記載のコントローラ。
【請求項3】
前記検知部は、前記取得部において前記時系列の数値がその取得開始から前記評価関数の評価を安定させるために設定された安定数を超えて取得されるまで、前記評価関数を利用しない、請求項１又は２に記載のコントローラ。
【請求項4】
前記記憶部は、前記判定部における複数の判定方法を記憶し、前記記憶部を参照して、前記複数の判定方法それぞれをユーザから選択可能に出力する第１出力部と、
前記出力された判定方法の選択を、前記ユーザから受け付ける第１受付部と、を備え、
前記判定部は、前記選択された判定方法により前記更新された評価関数の妥当性を判定する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項5】
前記評価関数における初期化の実行タイミングを、ユーザから選択可能に出力する第２出力部と、前記出力された実行タイミングの選択を、前記ユーザから受け付ける第２受付部と、を備え、
前記更新部は、前記選択された実行タイミングに基づいて前記評価関数の初期化を行う、
請求項１から４のいずれか一項に記載のコントローラ。
【請求項6】
制御対象の装置によって処理される対象の状態を検知するコントローラに、前記対象の状態を監視するセンサの出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得することと、
新たに取得された前記数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、前記対象の異常を逐次検知することと、
新たに取得された前記数値に基づいて、前記評価関数を逐次更新することと、
記憶部に記憶された判定方法であって前記評価関数の演算結果を用いて判定する判定方法により、前記更新された評価関数の妥当性を判定することと、
前記対象を異常と検知する前記演算結果が設定された回数連続して得られた場合に、前記評価関数の妥当性がないと判定することと、
前記評価関数の妥当性がないと判定した場合、前記評価関数を初期化することと、
前記判定に基づいて前記評価関数を初期化した後に、設定された回数連続して前記対象を異常と検知した前記演算結果が得られたそれぞれの前記数値に基づいて、前記初期化した後の前記評価関数を再更新することと、
を実行させる方法。
【請求項7】
制御対象の装置によって処理される対象の状態を検知するコントローラに、前記対象の状態を監視するセンサの出力信号から生成された時系列の数値を逐次取得することと、
新たに取得された前記数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、前記対象の異常を逐次検知することと、
新たに取得された数値に基づいて前記評価関数を逐次更新することと、
記憶部に記憶された判定方法であって前記評価関数の演算結果を用いて判定する判定方法により、前記更新された評価関数の妥当性を判定することと、
前記対象を異常と検知する前記演算結果が設定された回数連続して得られた場合に、前記評価関数の妥当性がないと判定することと、
前記評価関数の妥当性がないと判定した場合、前記評価関数を初期化することと、
前記判定に基づいて前記評価関数を初期化した後に、設定された回数連続して前記対象を異常と検知した前記演算結果が得られたそれぞれの前記数値に基づいて、前記初期化した後の前記評価関数を再更新することと、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コントローラ、システム、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、製品の品質保証や工程管理の改善のために、各製造工程のデータを統計的に演算して対象の状態を評価する方法、例えば統計的品質管理や統計的工程管理などの手法（以下、「統計的管理手法」という）が知られている。統計的管理手法では、この評価結果に基づいて品質や工程の異常を検知する。
【0003】
統計的管理手法では、各製造工程のデータに基づいて、統計的手法を用いた管理図が作成される。管理図では、例えば、管理限界線（標準偏差）が上下に引かれ、この管理限界線を閾値としてその間を群ごとの品質特性（例えば、製品の厚さや長さ、又は重さ等）の統計値（例えば、平均値、最大値、最小値等）がプロットされる。また管理図では、例えば、総平均値を示す中心線が引かれ、中心線の上側下側の両側に、群ごとの品質の統計値がプロットされる。そして、統計値が管理境界線を超えたり、中心線に対して一方向側だけに連続したりする場合、管理対象の品質は、異常と判断される。
【0004】
例えば、下記特許文献１には、品質特性に関連するデータを収集し、蓄積する品質管理装置が開示されている。この品質管理装置では、蓄積されたデータのうち品質特性が所定の範囲内にあるデータの分布に基づいて品質管理の閾値（管理限界）を更新することが記載されている。このような構成によれば、品質管理の閾値は、蓄積された検査データのうち品質特性が所定の範囲から外れた検査データを除いて更新される。このため、例えば、品質特性が所定の範囲を外れた検査データによって品質管理の管理限界が緩和されてしまうということを抑制し、適切な閾値を維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００５－１４６５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記のような統計的管理手法において、過去に収集されたデータに基づいて閾値を維持するため、対象の品質特性が途中で変わるとその直後は、変わる前の対象のデータで閾値が維持されている。このため、上記のような統計的管理手法において、対象の品質に問題がないのにも関わらず異常と誤検知してしまうという課題がある。
【0007】
そこで、本発明は、上記のような統計的管理手法において、対象の品質特性が変わっても、変わる前の数値の影響を受けずに異常を検知することができるコントローラ、システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一態様に係るコントローラは、対象の状態を監視するセンサの出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得する取得部と、取得部により新たに取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象の異常を逐次検知する検知部と、取得部により新たに取得された数値に基づいて、評価関数を逐次更新する更新部と、評価関数の演算結果に基づいて、評価関数の妥当性を判定する判定部と、を備え、更新部は、判定部が評価関数の妥当性がないと判定した場合、評価関数を初期化する。
【0009】
この態様によれば、逐次更新する評価関数の妥当性を判定し、妥当性がないと判定した場合には評価関数を初期化することができる。このため、対象の品質特性が変わっても変わる前の数値の影響を受けずに対象の状態を評価し、異常を検知することができる。
【0010】
上記態様において、評価関数は、数値を標準化する関数であってもよい。
【0011】
この態様によれば、時系列の数値ごとに管理値や中心値等の異常を検知するための閾値を変更せずに対象の異常を検知することができる。
【0012】
上記態様において、検知部は、取得部において時系列の数値がその取得開始から評価関数の評価を安定させるために設定された安定数を超えて取得されるまで、評価関数を利用しなくてもよい。
【0013】
この態様によれば、統計的管理手法において、評価関数の評価が安定する数を超えて初めて評価関数を利用するため、精度よく対象の状態を評価することができる。
【0014】
上記態様において、判定部は、検知部が対象を異常と検知する演算結果が設定された回数連続して得られた場合に、評価関数の妥当性がないと判定し、更新部は、判定部の判定に基づいて評価関数を初期化した後に、設定された回数連続して対象を異常と検知した演算結果が得られたそれぞれの数値に基づいて、初期化後の評価関数を再更新してもよい。
【0015】
統計的管理手法において、初期化の直後の評価関数は入力する時系列の数値の数が足りないため不安定な評価となり得る。この態様によれば、異常と検知した演算結果が得られたそれぞれの数値、すなわち品質特性が変わった後の時系列の数値で再更新することで評価関数の評価を安定させることができる。
【0016】
上記態様において、判定部における複数の判定方法を記憶する記憶部を参照して、複数の判定方法それぞれをユーザから選択可能に出力する第１出力部と、出力された判定方法の選択を、ユーザから受け付ける第１受付部と、をさらに備え、判定部は、選択された判定方法により更新された評価関数の妥当性を判定してもよい。
【0017】
この態様によれば、一つの判定方法によらずに、ユーザの意思を反映した判定方法で評価関数の妥当性を判定することができる。
【0018】
上記態様において、評価関数における初期化の実行タイミングを、ユーザから選択可能に出力する第２出力部と、出力された実行タイミングの選択を、ユーザから受け付ける第２受付部と、更新部は、選択された実行タイミングに基づいて評価関数の初期化を行ってもよい。
【0019】
この態様によれば、ユーザの意思を反映した実行タイミングで評価関数の初期化を行うことができる。
【0020】
本開示の他の態様に係る方法は、コントローラに、対象の状態を監視するセンサの出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得することと、取得部により新たに取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象の異常を逐次検知することと、取得部により新たに取得された数値に基づいて、評価関数を逐次更新することと、評価関数の演算結果に基づいて、更新された評価関数の妥当性を判定することと、判定部が評価関数の妥当性がないと判定した場合、評価関数を初期化することと、を実行させる。
【0021】
この態様によれば、逐次更新する評価関数の妥当性を判定し、妥当性がないと判定した場合には評価関数を初期化することができる。このため、対象の品質特性が変わっても変わる前の数値の影響を受けずに対象の状態を評価し、異常を検知することができる。
【0022】
本開示の他の態様に係るプログラムは、コントローラに、対象の状態を監視するセンサの出力信号から生成された時系列の数値を逐次取得することと、取得部により新たに取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象の異常を逐次検知することと、時系列の数値に基づいて評価関数を逐次更新することと、評価関数の演算結果に基づいて、更新された評価関数の妥当性を判定することと、評価関数の妥当性がないと判定した場合、評価関数を初期化することと、を実行させる。
【0023】
この態様によれば、逐次更新する評価関数の妥当性を判定し、妥当性がないと判定した場合には評価関数を初期化することができる。このため、対象の品質特性が変わっても変わる前の数値の影響を受けずに対象の状態を評価し、異常を検知することができる。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、本発明は、上記のような統計的管理手法において、対象の品質特性が変わっても変わる前の数値の影響を受けずに異常を検知することができるコントローラ、システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の実施形態に係るシステムの概要を示す図である。
【図2】本実施形態に係るコントローラの機能ブロックを示す図である。
【図3】本実施形態に係るコントローラにより取得される時系列の数値と１変数の評価関数による評価の結果を示す図である。
【図4】本実施形態に係るコントローラにより実行される１変数の評価関数を用いた処理のフローチャートである。
【図5】本実施形態に係るコントローラにより実行される処理のフローチャートである。
【図6】本実施形態に係るコントローラにより実行される２変数の評価関数を用いた処理のフローチャートである。
【図7】本実施形態に係るコントローラにより取得される時系列の数値と２変数の評価関数による評価の結果を示す図である。
【図8】本実施形態に係るコントローラにより取得される時系列の数値と２変数の評価関数による評価の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
【0027】
図１は、本発明の実施形態に係るシステム１の概要を示す図である。本実施形態に係るシステム１は、コントローラ１０、センサ２０、コンピュータ３０及び搬送装置５０を備える。
【0028】
図１に示すように、コントローラ１０は、センサ２０、コンピュータ３０及び搬送装置５０に接続されており、搬送装置５０上を次々に搬送される対象１００をセンサ２０が監視している。コントローラ１０は、センサ２０の監視結果として出力される出力信号から生成された時系列の数値を逐次取得し、当該数値に基づいて対象１００の状態を逐次検知する。コントローラ１０による検知結果は、コンピュータ３０に出力されたり、搬送装置５０の制御に用いられたりする。
【0029】
本実施形態に係るコントローラ１０は、他の装置や機械の動きを制御する装置である。コントローラ１０は、例えば、プログラムで定められた順序や条件などに従ってこれらの動きを制御するＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）であってもよい。コントローラ１０は、少なくともＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、メモリと、入力装置と、出力装置とを有する。コントローラ１０は、センサ２０の出力信号から生成された時系列の数値（以下、単に「時系列の数値」ともいう）から対象１００の状態（例えば、正常か異常か）を検知する。またコントローラ１０は、時系列の数値に基づいて後述の評価関数を逐次更新し、更新された評価関数の妥当性がないと判定された場合は評価関数を初期化することで、対象１００の状態をより精度良く検知することができる。
【0030】
センサ２０は、所定の物理量を測定するセンサであり、例えば、受光量に基づいて対象１００の有無を測定する光センサであったり、磁界の変化に基づいて対象１００の有無を測定する近接センサであったり、光を用いて対象１００までの距離を測定する測距センサであったり、搬送装置５０の状態を測定するセンサであったり、温度センサであったり、圧力センサであったりしてよい。
【0031】
コンピュータ３０は、汎用のコンピュータであり、少なくともＣＰＵ等の演算装置と、メモリと、表示装置と、入力装置とを有する。コンピュータ３０は、コントローラ１０から受信した情報を表示したり、入力装置を介して入力された情報をコントローラ１０に送信したりする。
【0032】
搬送装置５０は、対象１００を搬送する装置であり、例えばベルトコンベアやローラーコンベアであってよい。なお、搬送装置５０は、対象１００を操作する装置の一例であり、システム１には、搬送装置５０以外の装置が含まれてもよい。例えば、システム１には、対象１００を操作するロボットや、対象１００を製造する工作機械が含まれてもよい。その場合、ロボットや工作機械は、コントローラ１０によって制御されてよい。
【0033】
図２は、本実施形態に係るコントローラ１０の機能ブロックを示す図である。コントローラ１０は、取得部１１、検知部１２、更新部１３、判定部１４、記憶部１５、出力部１６及び受付部１７を備える。
【0034】
取得部１１は、対象１００の状態を監視するセンサ２０の出力信号から生成された時系列の数値（以下、単に「時系列の数値」又は「数値」ともいう）を、逐次取得する。時系列の数値は、所定の時間間隔で取得されてもよいし、不定期に取得されてもよい。取得された時系列の数値は、一時的に記憶部１５に記憶されてもよい。
【0035】
検知部１２は、取得部１１により取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象１００の状態を検知する。検知部１２は、取得部１１により新たに取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象１００の異常を逐次検知する。検知部１２は、例えば、上記演算結果が設定された閾値を超えた場合に、対象１００の異常を検知してもよい。また、検知部１２は、例えば、設定された回数連続して設定された閾値を上記演算結果が上回る又は下回る場合に、すなわち連が発生した場合に対象１００の異常を検知してもよい。
【0036】
「評価関数」とは、対象１００の状態を評価する関数である。評価関数は、例えば、数式（１）で示すように、時系列の数値（Ｘn：ｎ番目の数値）を、取得された時系列の数値の平均値（Ａｖｅn-1）と、標準偏差（ＳＴＤn-1）により標準化（正規化）する関数であってもよい。なお数式（１）～（３）において、Ａｖｅ0＝０、Ｓｔｄ0＝０、Ｓｔｄ1＝０とする。なお本実施形態では、「ｎ」は、各時系列の数値の順番、ひいてはコントローラ１０が取得した時系列の数値の数を示すものとする。
【0037】
【数1】
【0038】
【数2】
【0039】
【数3】
【0040】
検知部１２は、例えば、標準化された数値に基づいて対象１００の異常を逐次検知してもよい。検知部１２は、例えば、評価関数を用いた演算結果が（ア）標準化された数値ＮＬnが管理上限値や管理下限値を超えること、（イ）標準化された時系列の数値ＮＬnが所定数連続して管理中心値を超える又は下回ること、等の条件（以下、「異常条件」ともいう）を満たす場合、対象１００の異常を検知してもよい。
【0041】
ここで図３（ａ）を参照して、検知部１２における異常の検知処理の一例を説明する。図３（ａ）は、対象１００の品質を管理するための管理図であり、時系列の数値ＸnとＸnを標準化した値ＮＬn（数式（１））とがプロットされた管理図である。この管理図では、横軸を数値の番号「ｎ」、縦軸を数値（計量値）とする。
【0042】
本例では、管理図において、上限管理値（ＵＣＬ：Ｕｐｐｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌｉｍｉｔ）を「＋３」とし、下限管理値（ＬＣＬ：Ｌｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌｉｍｉｔ）を「－３」とする。また、管理図において、管理中心値（ＣＬ）を「０」とする。
【0043】
図３（ａ）に示すように、１００番目の数値であるＸ100が外れ値としてプロットされると、ＮＬ100も上限管理値を超えた管理値外れ（ＯＯＣ：Ｏｕｔ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ）としてプロットされる。このようにＸ（ｎ）の異常をＮＬの大きさで評価することができる。
【0044】
連の長さが設定された上限値（本例では「７」とする）以上となる場合、後述の更新部１３が、評価関数を初期化する。初期化後のＮＬnにおいて連の発生が解消し、対象の異常を示す状態が解消されている。このように評価関数を初期化することで、評価関数における変化前の品質特性の影響を取り除くことができる。
【0045】
検知部１２は、例えば、取得部１１において時系列の数値がその取得開始から安定数を超えて取得されるまで評価関数を利用しなくてもよい。安定数とは、評価関数の評価を安定させるために設定された数であり、例えば「３」などの数であってもよい。安定数は、例えば、評価関数により標準化した数値が一定範囲に収束するまでの数値の数の実績を設定してもよい。
【0046】
例えば評価関数が平均値や標準偏差等の統計量を使用する場合、時系列の数値の数が一定程度取得できるまでは、値０になったり極端に大きな値になったりする場合がある。上記構成によれば、検知部１２は、評価関数の評価が安定する数を超えて初めて評価関数を利用するため、精度よく対象の状態を評価することができる。
【0047】
更新部１３は、取得部１１により新たに取得された時系列の数値に基づいて評価関数を逐次更新する。更新部１３は、例えば、取得部１１により新たに取得された時系列の数値を評価関数に逐次入力して、当該評価関数を逐次更新してもよい。また更新部１３は、後述の判定部１４が評価関数の妥当性がないと判定した場合、評価関数を初期化する。
【0048】
従来、対象１００の異常検知を行う際に、事前にデータを取得して異常検知を行うモデルを作成することがあった。そのため、モデルの数が多い場合や、モデルの更新が必要な場合において、効率的なデータの取得を含めたモデル作成の方法が課題となっていた。上記構成によれば、リアルタイムかつ自動的に、時系列の数値を取得して評価関数を更新することができる。このため、上記構成によれば、データの取得のために工場の操業を停止させたり、データ取得のために人が従事したりする必要がない。従って、上記構成によれば、効率的に異常検知を行う仕組みを構築することができる。
【0049】
ここで図３（ｂ）を参照して、検知部１２における異常の検知処理及び更新部１３における初期化処理の一例を説明する。図３（ｂ）は、図３（ａ）と同様に、対象１００の品質を管理するための管理図である。図３（ｂ）における上限管理値（ＵＣＬ）や下限管理値（ＬＣＬ）及び管理中心値（ＣＬ）等の条件は、図３（ａ）と同様である。
【0050】
図３（ｂ）に示すように、ＮＬnにおいて、時系列の数値に変化が生じた点（以下、「変化点」ともいう）、すなわち対象１００の品質特性が変わった点であるＸ1000に対応するＮＬ1000を起点として連が生じている。この連とは、管理図にプロットされている連続する点であって、管理中心値（ＣＬ）の上又は下等の一方向側だけに点が連続している点である。また管理図において、連の長さが所定数（例えば、「７」や「８」）を超えると対象の品質が異常であると判断することができる。
【0051】
設定回数は、例えば、連の長さの上限値（本例では、「７」とする）であってもよい。この際、更新部１３は、上限管理値（＋３）を超えるＮＬ1000からＮＬ1006までに対応する７つの異常の候補となる数値を連続して検知部１２が検知した場合、評価関数を初期化する。すなわち、更新部１３は、評価関数におけるｎを「１」にして、また１からカウントし直して評価関数を逐次更新していく。
【0052】
更新部１３は、例えば、後述の第２受付部１７ｂが受け付けた実行タイミングであってユーザにより選択された実行タイミングに基づいて、評価関数の初期化を行ってもよい。
【0053】
更新部１３は、例えば、判定部１４の判定に基づいて評価関数を初期化した後に、設定された回数連続して対象１００を異常と検知した演算結果が得られたそれぞれの数値に基づいて、初期化後の評価関数を再更新してもよい。更新部１３は、例えば、図３（ｂ）に示すようにＮＬ1000からＮＬ1006までの７つの異常と検知された演算結果が得られたそれぞれの数値Ｘ1000からＸ1006の値を（１）式に代入して、初期化後の評価関数を再更新してもよい。
【0054】
判定部１４は、評価関数の演算結果に基づいて、更新された評価関数の妥当性を判定する。判定部１４は、例えば、管理中心値を超える評価関数の演算結果（ＮＬnの値）が連続して検知された場合、評価関数の妥当性がないと判定してもよい。
【0055】
上記構成によれば、判定部１４は、自動的に評価関数の妥当性を判定して、妥当性がない場合においては更新部１３により自動的に評価関数を初期化することができる。このため上記構成によれば、ユーザが随時妥当性を判定する必要がなく、ユーザの負荷を低減できる。
【0056】
判定部１４は、例えば、検知部１２が対象１００を異常と検知する演算結果が設定された回数（以下、「設定回数」ともいう）連続して得られた場合に、評価関数の妥当性がないと判定してもよい。判定部１４は、例えば、連の数が設定された回数となった場合に、評価関数の妥当性がないと判定してもよい。
【0057】
ここで図４を参照して、図３の管理図を利用した、本実施形態に係るコントローラ１０により実行される評価関数の逐次更新及び初期化の具体的な処理の一例を説明する。本例では、管理中心値を「０」として、管理値の絶対値（ＮＬmax）を「３」とする。また本例では、連の数の上限値（ＳＰＣmax）を「７」とする。
【0058】
図４に示すように、コントローラ１０は、対象１００の状態を示す時系列の数値（Ｘn）を取得する（Ｓ１０）。
【0059】
次にコントローラ１０は、数式（１）を用いて時系列の数値を標準化した値（ＮＬn）を算出する（Ｓ１１）。
【0060】
今回標準化した値（ＮＬn）と前回標準化した値（ＮＬn-1）の符号が同じ場合（Ｓ１２のＹｅｓ）、コントローラ１０は、連の数（ＳＰＣ）をインクリメントする（Ｓ１３）。
【0061】
インクリメントした連の数（ＳＰＣ）が設定された上限値（ＳＰＣmax）以上の場合（Ｓ１４のＹｅｓ）、コントローラ１０は、ｎを「１」で初期化する（Ｓ１５）。これにより、コントローラ１０は、評価関数を初期化する。すなわちコントローラ１０は、連の数（ＳＰＣ）が上限値（ＳＰＣmax）以上となった場合に、評価関数の妥当性がないと判定して、評価関数を初期化する。
【0062】
コントローラ１０は、数式（２）を用いて平均値（Ａｖｅn）を算出する（Ｓ１６）。次にコントローラ１０は、数式（３）を用いて標準偏差（Ｓｔｄn）を算出する（Ｓ１７）。
【0063】
今回標準化した値（ＮＬn）と前回標準化した値（ＮＬn-1）の符号が異なる場合（Ｓ１２のＹｅｓ）、コントローラ１０は、連の数（ＳＰＣ）を「０」で初期化する（Ｓ１８）。
【0064】
インクリメントした連の数（ＳＰＣ）が設定された上限値（ＳＰＣmax）より小さい場合（Ｓ１４のＮｏ）、かつ標準化した値の絶対値（｜ＮＬ（ｎ）｜）が管理限界の上限値（ＮＬmax）より小さい場合、フローはステップＳ１６の前に遷移する。
【0065】
インクリメントした連の数（ＳＰＣ）が設定された上限値（ＳＰＣmax）より小さい場合（Ｓ１４のＮｏ）、かつ標準化した値の絶対値（｜ＮＬ（ｎ）｜）が管理限界の上限値（ＮＬmax）以上の場合、コントローラ１０は、今回の平均値（Ａｖｅn）には前回の平均値（Ａｖｅn-1）を設定する（Ｓ２１）。次に、コントローラ１０は、今回の標準偏差（Ｓｔｄn）にも前回の標準偏差（Ｓｔｄn-1）を設定する（Ｓ２２）。
【0066】
上記方法によれば、標準化した値（｜ＮＬ（ｎ）｜）が管理上限値（ＮＬｍａｘ）以上の場合、すなわちＮＬnが外れ値の場合、対応する時系列の数値による値（平均値、標準偏差）をこれまで逐次更新してきた統計量に含めないようにすることができる。
【0067】
コントローラ１０は、ｎをインクリメントする（Ｓ１８）。フローは、ステップＳ１０の前に戻る。そして次のｎ＋１番目の数値（Ｘ（ｎ＋１））に関する処理に移る。このような方法により、コントローラ１０は、評価関数を逐次更新し、標準化した値等を求めていくことができる。
【0068】
判定部１４は、例えば、後述の第１受付部１７ａが受け付けた判定方法であってユーザにより選択された判定方法により更新された評価関数の妥当性を判定してもよい。このような構成によれば、ユーザの意思を反映した判定方法により評価関数の妥当性を判定することができる。このため、このような構成によれば、現場の実状に合わせた評価関数の利用が可能になる。
【0069】
記憶部１５は、判定部１４における複数の判定方法を記憶する。
【0070】
出力部１６は、第１出力部１６ａと、第２出力部１６ｂとを備える。出力部１６は、検知部１２が対象１００の異常を検知した場合、対象１００の異常を出力する。出力部１６は、例えば、対象１００の異常を検知した場合、検知結果としてこの異常を検知した旨をコンピュータ３０の表示装置等に出力するための出力情報を生成してもよい。出力部１６は、コンピュータ３０にこの出力情報を出力する。
【0071】
第１出力部１６ａは、複数の判定部１４における判定方法を記憶する記憶部を参照して、複数の判定方法それぞれをユーザから選択可能に出力する。この記憶部は、コントローラ１０の記憶部１５であってもよいし、コンピュータ３０等の外部機器の記憶部であってもよい。
【0072】
第１出力部１６ａは、例えば、上記複数の判定方法をリストアップした画面であってこのリストから採用する判定方法の選択を受け付ける画面をコンピュータ３０の表示装置等に出力するための第１出力情報を生成してもよい。第１出力部１６ａはこの第１出力情報をコンピュータ３０に出力する。
【0073】
第２出力部１６ｂは、評価関数における初期化の実行タイミングを、ユーザから選択可能に出力する。初期化の実行タイミングは、上記の「評価関数の妥当性がないと判定した場合」の他に、例えば、「即時」、「ユーザが指定した日時」等が考えられる。
【0074】
第２出力部１６ｂは、例えば、初期化の実行タイミングを指定するフォームを含む画面であってこのフォームからユーザの実行タイミングの指定を受け付ける画面をコンピュータ３０の表示装置等に出力するための第２出力情報を生成してもよい。第１出力部１６ａはこの第２出力情報をコンピュータ３０に出力する。
【0075】
受付部１７は、第１受付部１７ａと、第２受付部１７ｂと、を備える。
【0076】
第１受付部１７ａは、第１出力部１６ａにより出力された判定方法の選択を、ユーザから受け付ける。
【0077】
第２受付部１７ｂは、例えば、第２出力部１６ｂにより出力された実行タイミングの選択を、ユーザから受け付けてもよい。
【0078】
図５を参照して、本実施形態に係るコントローラ１０により実行される処理の一例を説明する。
【0079】
図５に示すように、取得部１１は、対象１００の状態を監視するセンサ２０の出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得する（Ｓ３０）。次に検知部１２は、取得部１１により新たに取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象１００の状態を逐次検知する（Ｓ３１）。
【0080】
検知部１２が対象１００の異常を検知した場合（Ｓ３２のＹｅｓ）、出力部１６は、対象の異常をコンピュータ３０等に出力する（Ｓ３３）。
【0081】
更新部１３は、取得部１１により新たに取得された数値に基づいて評価関数を逐次更新する（Ｓ３４）。判定部１４は、評価関数の演算結果に基づいて、更新部１３により更新された評価関数の妥当性を判定する（Ｓ３５）。
【0082】
判定部１４が評価関数の妥当性がないと判定した場合（Ｓ３６のＮｏ）、更新部１３は、評価関数を初期化する（Ｓ３７）。
【0083】
コントローラ１０が処理を続ける場合（Ｓ３８のＮｏ）、フローはステップＳ３０の前に戻って、コントローラ１０は次の時系列の数値を処理する。
【0084】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
【0085】
［変形例］
なお、本発明を上記実施形態に基づいて説明してきたが、以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）上記実施形態では、時系列の数値として１変数（Ｘn）を用いる、すなわち対象の一つの品質の状態を評価する例を説明したが、これに限定されない。例えば、評価関数は２変数（本例では、Ｘ１n、Ｘ２n）を用いてもってもよい。
なお、本発明を上記実施形態に基づいて説明してきたが、以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）上記実施形態では、時系列の数値として１変数（Ｘn）を用いる、すなわち対象の一つの品質の状態を評価する例を説明したが、これに限定されない。例えば、評価関数は２変数（本例では、Ｘ１n、Ｘ２n）を用いてもってもよい。
【0086】
【0087】
図７に示すように、コントローラ１０は、対象１００の状態を示す時系列の二つの数値（Ｘ１n、Ｘ２n）を取得する（Ｓ５０）。
【0088】
次にコントローラ１０は、時系列の二つの数値を標準化した値（ＮＬ１n、ＮＬ２n）を算出する（Ｓ５１）。
【0089】
今回標準化した値（ＮＬ１n）と前回標準化した値（ＮＬ１n-1）の符号が同じ場合（Ｓ５２のＹｅｓ）、コントローラ１０は、連の数（ＳＰＣ１）をインクリメントする（Ｓ５３）。今回標準化した値（ＮＬ１n）と前回標準化した値（ＮＬ１n-1）の符号が異なる場合（Ｓ５２のＮｏ）、コントローラ１０は、連の数（ＳＰＣ）を「０」で初期化する（Ｓ５４）。
【0090】
今回標準化した値（ＮＬ２n）と前回標準化した値（ＮＬ２n-1）の符号が同じ場合（Ｓ５５のＹｅｓ）、コントローラ１０は、連の数（ＳＰＣ２）をインクリメントする（Ｓ５６）。今回標準化した値（ＮＬ２n）と前回標準化した値（ＮＬ２n-1）の符号が異なる場合（Ｓ５５のＮｏ）、コントローラ１０は、連の数（ＳＰＣ２）を「０」で初期化する（Ｓ５７）。
【0091】
インクリメントしたそれぞれの連の数のうち最大値（Ｍａｘ（ＳＰＣ１、ＳＰＣ２））が設定された上限値（ＳＰＣmax）以上の場合（Ｓ５８のＹｅｓ）、コントローラ１０は、ｎを「１」で初期化する（Ｓ５９）。これにより、コントローラ１０は、評価関数（数式（１））を初期化する。
【0092】
インクリメントしたそれぞれの連の数のうち最大値（Ｍａｘ（ＳＰＣ１、ＳＰＣ２））が設定された上限値（ＳＰＣmax）より小さい場合（Ｓ５８のＮｏ）、かつ「ｎ」が７より小さい場合（Ｓ６０のＹｅｓ）、ステップＳ５９の後に遷移する。
【0093】
なお、このステップ６０では、後述のマハラノビス距離の２乗値（ＭＤn）において、原理的にはｎ≧４から算出することができる。しかしながらｎの値が小さい場合、ＭＤnは不安定なため、本例ではｎが「７」から算出するように判断分岐している。
【0094】
ここで上記「原理的にはｎ≧４から算出することができる」について補足する。ｎが「１」の場合、前の周期のデータがないためＭＤnが算出できない。またｎが「２」の場合、前の周期までのデータが１サンプル分となり相関関係が計算できないので、ＭＤnが算出できない。またｎが３の場合、前の周期までのデータが２サンプル分となり相関係数は１となるので逆行列（数式（５））が計算できず、ＭＤnが算出できない。このようにｎ＜４までは、ＭＤnを算出することができない。
【0095】
インクリメントしたそれぞれの連の数のうち最大値（Ｍａｘ（ＳＰＣ１、ＳＰＣ２））が設定された上限値（ＳＰＣmax）より小さい場合（Ｓ５８のＮｏ）、かつ「ｎ」が７以上の場合（Ｓ６０のＮｏ）、数式（４）～（７）で示すように、マハラノビス距離の２乗値（ＭＤn）を算出する（Ｓ６１）。なお数式（６）において、Ｃｏｖ0＝０とする。
【0096】
【数4】
【0097】
【数5】
【0098】
【数6】
【0099】
【数7】
【0100】
マハラノビス距離の２乗（ＭＤ（ｎ））が設定した管理値（ＭＤmax）より小さい場合、コントローラ１０は、式（２）を用いてそれぞれの平均値（Ａｖｅ１n、Ａｖｅ２n）を算出する（Ｓ６３）。またコントローラ１０は、式（３）を用いてそれぞれの標準偏差（Ｓｔｄ１n、Ｓｔｄ２n）を算出する（Ｓ６３）。
【0101】
マハラノビス距離の２乗（ＭＤn）が設定した管理値（ＭＤmax）以上の場合、コントローラ１０は、今回のそれぞれの平均値（Ａｖｅ１n、Ａｖｅ２n）には前回のそれぞれの平均値（Ａｖｅn-1、Ａｖｅ２n-1）を、設定する（Ｓ６４）。また、この場合、コントローラ１０は、今回のそれぞれの標準偏差（Ｓｔｄ１n、Ｓｔｄ２n）にも前回の標準偏差（Ｓｔｄ１n-1、Ｓｔｄ２n-1）を設定する（Ｓ６４）。ステップＳ６５の前に遷移する。
【0102】
上記方法によれば、マハラノビス距離の２乗（ＭＤn）が管理値（ＭＤmax）以上の場合、すなわちＭＤnが外れ値の場合、対応する時系列の数値により算出された値（平均値、標準偏差、共分散）をこれまで逐次更新してきた統計量に含めないようにすることができる。
【0103】
コントローラ１０は、式（７）を用いて時系列の二つの数値の相関関係（Ｃｏｒｒn）を算出する（Ｓ６５）。コントローラ１０は、ｎをインクリメントする（Ｓ６６）。フローは、ステップＳ５０の前に戻る。そして次のｎ＋１番目の数値（Ｘ１n+1、Ｘ２n+1）に関する処理に移る。このような方法により、コントローラ１０は、時系列の二つの数値であっても評価関数を逐次更新し、標準化した値等を求めていくことができる。
【0104】
図７～８を参照して、２変数における検知部１２における異常の検知処理の一例を説明する。図７は、図３と同様に対象１００の二つの品質を管理するための管理図であり、時系列の数値Ｘ１nと数値Ｘ２nと式（４）のマハラノビス距離の２乗（ＭＤn）とがプロットされた管理図である。図８（ａ）は、図７とは異なるパターンの管理図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）が示す時系列の数値をプロットした散布図である。これらの管理図では、横軸を時系列の数値の番号「ｎ」、縦軸を時系列の数値（計量値）とマハラノビス距離の２乗とする。
【0105】
図７（ａ）に示すように、例えば、１００番目の時系列の数値であるＸ１100とＸ２100が外れ値としてプロットされると、ＭＤ100も上限管理値を超えた管理値外れ（ＯＯＣ）としてプロットされる。このようにＸ１n及びＸ２nの異常をＭＤnの大きさで評価することができる。
【0106】
図７（ｂ）に示すように、例えば、時系列の数値それぞれの変化点、すなわち対象１００の品質特性が変わった点であるＸ１57及びＸ２57に対応するＭＤ57を起点として連が生じている。連の長さが設定された上限値以上となる場合、更新部１３は、評価関数を初期化する。
【0107】
図８（ａ）に示すように、Ｘ１とＸ２それぞれの時系列の数値を個別に状態を評価して異常を検知していると、それぞれは管理限界線の範囲内に入っているので正常と評価されることがある。しかしながらそのような場合でも、これらの２変数のマハラノビス距離においては上限管理値を超えた管理値外れ（ＭＤ137）がプロットされる。このように１変数の評価関数では検知できない異常を２変数の評価関数により検知できることが分かる。
【0108】
図８（ｂ）は、図８（ａ）の時系列の２つの数値を散布図にプロットしたものである。図８（ｂ）に示すように、時系列の２つの数値、すなわち２変数間の相関関係を考慮して中心からどの程度離れているかを示すＭＤ137の値が異常に高くなって分布から外れているのが分かる。
【0109】
（２）上記実施形態では、時系列の数値の標準化にあたって、数式（２）及び（３）に示すようにｎ（データ数）で除算する例を説明したが、これに限定されない。時系列の数値の標準化にあたって、他の例として、（ア）ｎに上限を設ける、（イ）ｎを一定値にして使用する、（ウ）ｎによる除算ではなく、０．１等の小さな値をパラメタとして用意しこの値を乗算する、等の方法も考えられる。
【0110】
本実施形態における態様は、以下のような開示を含む。
【0111】
［付記１］
対象（１００）の状態を監視するセンサ（２０）の出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得する取得部（１１）と、
取得部（１１）により新たに取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象（１００）の異常を逐次検知する検知部（１２）と、
取得部（１１）により新たに取得された数値に基づいて、評価関数を逐次更新する更新部（１３）と、
評価関数の演算結果に基づいて、評価関数の妥当性を判定する判定部（１４）と、を備え、
更新部（１３）は、判定部（１４）が評価関数の妥当性がないと判定した場合、評価関数を初期化する、
コントローラ（１０）。
対象（１００）の状態を監視するセンサ（２０）の出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得する取得部（１１）と、
取得部（１１）により新たに取得された数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象（１００）の異常を逐次検知する検知部（１２）と、
取得部（１１）により新たに取得された数値に基づいて、評価関数を逐次更新する更新部（１３）と、
評価関数の演算結果に基づいて、評価関数の妥当性を判定する判定部（１４）と、を備え、
更新部（１３）は、判定部（１４）が評価関数の妥当性がないと判定した場合、評価関数を初期化する、
コントローラ（１０）。
【0112】
［付記２］
コントローラ（１０）に、
対象（１００）の状態を監視するセンサ（２０）の出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得することと、
新たに取得された前記数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象（１００）の異常を逐次検知することと、
新たに取得された前記数値に基づいて、前記評価関数を逐次更新することと、
前記評価関数の演算結果に基づいて、前記更新された評価関数の妥当性を判定することと、
前記評価関数の妥当性がないと判定した場合、前記評価関数を初期化することと、
を実行させる方法。
コントローラ（１０）に、
対象（１００）の状態を監視するセンサ（２０）の出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得することと、
新たに取得された前記数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象（１００）の異常を逐次検知することと、
新たに取得された前記数値に基づいて、前記評価関数を逐次更新することと、
前記評価関数の演算結果に基づいて、前記更新された評価関数の妥当性を判定することと、
前記評価関数の妥当性がないと判定した場合、前記評価関数を初期化することと、
を実行させる方法。
【0113】
［付記３］
コントローラ（１０）に、
対象（１００）の状態を監視するセンサ（２０）の出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得することと、
新たに取得された前記数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象（１００）の異常を逐次検知することと、
新たに取得された前記数値に基づいて、前記評価関数を逐次更新することと、
前記評価関数の演算結果に基づいて、前記更新された評価関数の妥当性を判定することと、
前記評価関数の妥当性がないと判定した場合、前記評価関数を初期化することと、
を実行させるプログラム。
コントローラ（１０）に、
対象（１００）の状態を監視するセンサ（２０）の出力信号から生成された時系列の数値を、逐次取得することと、
新たに取得された前記数値を評価関数に入力して得られた演算結果に基づいて、対象（１００）の異常を逐次検知することと、
新たに取得された前記数値に基づいて、前記評価関数を逐次更新することと、
前記評価関数の演算結果に基づいて、前記更新された評価関数の妥当性を判定することと、
前記評価関数の妥当性がないと判定した場合、前記評価関数を初期化することと、
を実行させるプログラム。
【符号の説明】
【0114】
１…システム、１０…コントローラ、１１…取得部、１２…検知部、１３…更新部、１４…判定部、１５…記憶部、１６…出力部、１６ａ…第１出力部、１６ｂ…第２出力部、１７…受付部、１７ａ…第１受付部、１７ｂ…第２受付部、２０…センサ、３０…コンピュータ、５０…搬送装置、１００…対象
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
