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JP2018156151A - 異常検知装置及び機械学習装置 - Google Patents

異常検知装置及び機械学習装置 Download PDF

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孝幸 玉井
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Abstract

【課題】加工内容によらずに工作機械の加工状態の異常を検知することが可能な異常検知装置及び機械学習装置を提供すること。
【解決手段】本発明の異常検知装置１０は、工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置２０を備え、機械学習装置２０は、工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部２２と、該状態変数を用いて、工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データの特徴を学習する学習部２６と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、加工状態の異常検知装置及び機械学習装置に関する。
工作機械において、工具の摩耗や破損、加工負荷の変動、切削液など加工環境の変化、外乱などに起因して加工不良が発生する。また、加工済みのワークを再度加工してしまうことにより加工不良が発生する場合もある。これらはいずれも正常な加工状態とは言えず、これらの加工状態の異常を検知して未然に加工不良の発生を判断できるようにすることが望まれている。
加工状態の異常を検知する従来技術として、例えば特許文献１には、プログラムや加工内容に応じてあらかじめサンプリングポイントを設定し、複数回分の加工を行った際に取得されたデータをサンプリングポイントごとの平均値や標準偏差値を算出して比較することで加工状態の異常を検知する技術が開示されている。また、特許文献２には、あらかじめ所定動作が正常に行われた場合の動作状態のデータを記憶しておき、点検を行う際に所定動作を行わせ、この所定動作に対する正常状態での動作状態のデータと点検時の監視データとを比較して正常判断が行う技術が開示されている。
特許第４４４１７３５号公報 特開平０５−２８５７８８号公報
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、特定のプログラムや加工内容に応じたサンプリングポイントをあらかじめ設定する必要があり、加工内容などに関係なく異常を検知することができないという課題がある。また、特許文献２に開示される技術では、所定動作の実行を点検時において行う必要があるため、加工時の異常検出に適用することができないという課題がある。
そこで本発明の目的は、加工内容によらずに工作機械の加工状態の異常を検知することが可能な異常検知装置及び機械学習装置を提供することである。
本発明の異常検知装置では、加工中のモータの速度や電流、機械の振動や可聴音などの物理量を時間的に連続した離散値として取得して１加工サイクル分あるいは任意の区間の波形データとして、工作機械が正常に動作している際に取得された該波形データに基づく機械学習を行い、学習結果に基づいて新たに加工する際に得られた波形データから異常状態を検知して、加工状態の異常を判断することで上記課題を解決する。本発明で扱う波形データは、工作機械や該工作機械に設置されたセンサなどから取得された時間的に連続した離散値をそのまま用いても良いし、該波形データをスペクトル解析して得られた周波数成分の値などのように、波形を直接的／間接的に表現できる他の形式で表現されたデータを用いるようにしても良い。また、本発明の異常検知装置では、前記波形データとプログラムとを関連づけることにより、プログラム内の加工が異常なブロックを特定する。更に、本発明の異常検知装置は、同じ加工をしている複数の工作機械でモデルを共有することにより、異常な加工をする工作機械を検出することを可能とする。
そして、本発明の一態様は、ワークを加工する工作機械の異常を検知する異常検知装置であって、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置を備え、前記機械学習装置は、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、前記状態変数を用いて、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データの特徴を学習する学習部と、を備える異常検知装置である。
本発明の他の態様は、ワークを加工する工作機械の異常を検知する異常検知装置であって、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置を備え、前記機械学習装置は、前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、前記工作機械の動作の正常性を示す判定データを取得する判定データ取得部と、前記状態変数と前記判定データとを用いて、前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データと前記工作機械の動作の正常性とを関連付けて学習する学習部と、を備える異常検知装置である。
本発明の他の態様は、ワークを加工する工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置において、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、前記状態変数を用いて、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データの特徴を学習する学習部と、を備える機械学習装置である。
本発明の他の態様は、ワークを加工する工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置において、前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、前記工作機械の動作の正常性を示す判定データを取得する判定データ取得部と、前記状態変数と前記判定データとを用いて、前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データと前記工作機械の動作の正常性とを関連付けて学習する学習部と、を備える機械学習装置である。
本発明により、工作機械に特定の動作をさせたり特定の加工内容に依存したりしなくとも、一般的な加工動作における工作機械の加工状態の異常を検知することが可能となる。
第１の実施形態による異常検知装置の概略的な機能ブロック図である。 工作機械から検出される各値の波形データを例示する図である。 異常検知装置の他の形態を示す概略的な機能ブロック図である。 ニューロンを説明する図である。 ニューラルネットワークを説明する図である。 オートエンコーダを説明する図である。 第２の実施形態による異常検知装置の概略的な機能ブロック図である。 加工システムの一形態を示す概略的な機能ブロック図である。 加工システムの他の形態を示す概略的な機能ブロック図である。 第１の実施形態において教師あり学習を用いた場合の異常検知装置の概略的な機能ブロック図である。 第２の実施形態において教師あり学習を用いた場合の異常検知装置の概略的な機能ブロック図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、第１の実施形態による異常検知装置１０の概略的な機能ブロック図である。異常検知装置１０は、正常に動作している工作機械において行われる加工において検出される物理量の値（スピンドルモータ／サーボモータの電流値や速度値、工作機械から検出される振動値、可聴音など）に係る１加工サイクル分あるいは任意の区間の波形データを、いわゆる機械学習により自ら学習するためのソフトウェア（学習アルゴリズム等）及びハードウェア（コンピュータのＣＰＵ等）を含む機械学習装置２０を備える。異常検知装置１０が備える機械学習装置２０が学習する内容は、加工において正常に動作した工作機械から検出される物理量の値に係る１加工サイクル分あるいは任意の区間の波形データのモデル構造に相当する。
図１に機能ブロックで示すように、異常検知装置１０が備える機械学習装置２０は、正常に動作した工作機械（図示せず）による加工において検出された各値（スピンドルモータ／サーボモータの電流値や速度値、工作機械から検出される振動値、可聴音など）を示す波形データＳ１を含む環境の現在状態を表す状態変数Ｓとして観測する状態観測部２２と、状態変数Ｓを用いて工作機械が正常に動作したときの波形データＳ１を学習する学習部２６とを備える。
状態観測部２２は、例えばコンピュータのＣＰＵの一機能として構成できる。或いは状態観測部２２は、例えばコンピュータのＣＰＵを機能させるためのソフトウェアとして構成できる。状態観測部２２が観測する状態変数Ｓのうち、波形データＳ１は、例えば工作機械に付設される複数の測定装置（図示せず）により取得できる。波形データＳ１は、例えば図２などに例示されるように、スピンドルモータの電流値、スピンドルモータの速度値、サーボモータの電流値、サーボモータの速度値、工作機械から検出される振動値、可聴音などを含む。
波形データＳ１としてのモータの電流値や速度値は、アンプやモータに取り付けられたパルスコーダなどからのフィードバック値として取得することができる。また、波形データＳ１としての振動値は、例えば加速度センサやＡＥセンサ、速度センサ、渦電流型センサなどの測定装置により取得することができる。更に、波形データＳ１としての可聴音は、マイクなどの測定装置を用いて取得可能である。
状態観測部２２は、例えば図２などに例示されるように、観測された各値を所定のサンプリング周期Δｔでサンプリングした時間的に連続した離散値とした波形データＳ１として用いることができる。状態観測部２２は、波形データＳ１として、１加工サイクルに取得された値を波形データＳ１として用いても良い。また、状態観測部２２は、波形データＳ１として、任意の時間区間において取得された値を波形データＳ１として用いても良い。状態観測部２２は、学習部２６による１回の学習において、同じ時間範囲で取得された各値の波形データを学習部２６に対して出力する。
このように、異常検知装置１０が備える機械学習装置２０が学習を進める間、環境においては、複数の測定装置により正常に動作した工作機械による加工における各モータの電流値や速度値、振動値、可聴音などの検出が行われる。
学習部２６は、例えばコンピュータのＣＰＵの一機能として構成できる。或いは学習部２６は、例えばコンピュータのＣＰＵを機能させるためのソフトウェアとして構成できる。学習部２６は、機械学習と総称される任意の学習アルゴリズムに従い、正常に動作した工作機械による加工において検出された各値を示す波形データを学習する。学習部２６は、正常に動作した工作機械による加工に対して、前述した状態変数Ｓを含むデータ集合に基づく学習を反復実行することができる。
このような学習サイクルを繰り返すことにより、学習部２６は、加工において正常に動作した工作機械から検出される値の１サイクル分あるいは任意の区間の波形データのデータ集合の暗示的な特徴をクラスタとして構成することができる。学習アルゴリズムの開始時には波形データＳ１のクラスタは実質的に未知であるが、学習部２６は、学習を進めるに従い徐々に特徴を識別してクラスタを構成する。波形データＳ１のクラスタが、ある程度信頼できる水準まで解釈されると、学習部２６が反復出力する学習結果は、現在状態が正常に動作している工作機械による加工が行われているのかを判断するために使用できるものとなる。
上記したように、異常検知装置１０が備える機械学習装置２０は、状態観測部２２が観測した状態変数Ｓを用いて、学習部２６が機械学習アルゴリズムに従い、正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データを学習するものである。正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データＳ１は、正常に動作した工作機械から検出された値の時間的な変化を含むものであり、また、同時に検出されたモータの速度値や電流値、振動値などの各値の互いの関係を含むものである。したがって、異常検知装置１０が備える機械学習装置２０によれば、学習部２６の学習結果を用いることで、工作機械による加工の動作が正常な動作の範疇にあることを演算や目算によらずに自動的に、しかも正確に求めることができるようになる。
工作機械による加工の動作が正常な動作の範疇にあることを演算や目算によらずに自動的に求めることができれば、現在の工作機械から取得される各値の波形データ（波形データＳ１）を取得するだけで、現在の工作機械の加工の動作が正常なものであるかどうかを迅速に判断することができる。
異常検知装置１０が備える機械学習装置２０の一変形例として、学習部２６は、同一の機械構成を有する複数の工作機械のそれぞれについて得られた状態変数Ｓを用いて、それら各工作機械のそれぞれにおける正常に動作した際に検出される各値の波形データを学習することができる。この構成によれば、一定時間で得られる状態変数Ｓを含むデータ集合の量を増加できるので、より多様なデータ集合を入力として、正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データの学習の速度や信頼性を向上させることができる。
上記構成を有する機械学習装置２０では、学習部２６が実行する学習アルゴリズムは特に限定されず、例えば教師なし学習、ニューラルネットワーク等の、機械学習として公知の学習アルゴリズムを採用できる。
図３は、図１に示す異常検知装置１０の他の形態であって、学習アルゴリズムの他の例として教師なし学習を実行する学習部２６を備えた構成を示す。教師なし学習は、入力されたデータセットが予め大量に与えられた状態で、それら各データセットを該データセットに含まれる各データの属性に基づいて分類等を行い、該データセットの特徴を抽出して学習する手法である。ここで言うところのデータセットの特徴とは、データセットに含まれる各データのデータ項目値の時系列的変化の相関的なパターンに対しての、該データセットの空間における各データの分布状態のことであり、このデータセットの特徴に基づいて各データの特性を解釈することができる。
図３に示す異常検知装置１０が備える機械学習装置２０において、学習部２６は、状態変数Ｓから工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データＳ１のクラスタを構築するクラスタ構築部３６を備える。学習部２６は、クラスタ構築部３６が波形データＳ１の複数のデータセットに基づいて、例えばｋ−ｍｅａｎｓ法や混合ガウスモデルなどの周知のアルゴリズムを用いてクラスタＣを構築（すでに構築済みの場合には再構築）することよって工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データＳ１を学習する。
前述した教師なし学習を進める際に、ニューラルネットワークを用いることができる。図４Ａは、ニューロンのモデルを模式的に示す。図４Ｂは、図４Ａに示すニューロンを組み合わせて構成した三層のニューラルネットワークのモデルを模式的に示す。ニューラルネットワークは、例えば、ニューロンのモデルを模した演算装置や記憶装置等によって構成できる。
図４Ａに示すニューロンは、複数の入力ｘ（ここでは一例として、入力ｘ1〜入力ｘ3）に対する結果ｙを出力するものである。各入力ｘ1〜ｘ3には、この入力ｘに対応する重みｗ（ｗ1〜ｗ3）が掛けられる。これにより、ニューロンは、次の数１式により表現される出力ｙを出力する。なお、数１式において、入力ｘ、出力ｙ及び重みｗは、すべてベクトルである。また、θはバイアスであり、ｆkは活性化関数である。
Figure 2018156151
図４Ｂに示す三層のニューラルネットワークは、左側から複数の入力ｘ（ここでは一例として、入力ｘ１〜入力ｘ３）が入力され、右側から結果ｙ（ここでは一例として、結果ｙ１〜結果ｙ３）が出力される。図示の例では、入力ｘ１、ｘ２、ｘ３のそれぞれに対応の重み（総称してｗ１で表す)が乗算されて、個々の入力ｘ１、ｘ２、ｘ３がいずれも３つのニューロンＮ１１、Ｎ１２、Ｎ１３に入力されている。
図４Ｂでは、ニューロンＮ１１〜Ｎ１３の各々の出力を、総称してＺ１で表す。Ｚ１は、入カベクトルの特徴量を抽出した特徴ベクトルと見なすことができる。図示の例では、特徴ベクトルＺ１のそれぞれに対応の重み（総称してＷ２で表す）が乗算されて、個々の特徴ベクトルＺ１がいずれも２つのニューロンＮ２１、Ｎ２２に入力されている。特徴ベクトルＺ１は、重みＷ１と重みＷ２との間の特徴を表す。
図４Ｂでは、ニューロンＮ２１〜Ｎ２２の各々の出力を、総称してＺ２で表す。Ｚ２は、特徴ベクトルＺ１の特徴量を抽出した特徴ベクトルと見なすことができる。図示の例では、特徴ベクトルＺ２のそれぞれに対応の重み（総称してＷ３で表す）が乗算されて、個々の特徴ベクトルＺ２がいずれも３つのニューロンＮ３１、Ｎ３２、Ｎ３３に入力されている。特徴ベクトルＺ２は、重みＷ２と重みＷ３との間の特徴を表す。最後にニューロンＮ３１〜Ｎ３３は、それぞれ結果ｙ１〜ｙ３を出力する。
図４Ｃは、ニューラルネットワークで構成される公知のオートエンコーダを示す図である。図４Ｃに示すオートエンコーダを用いることで、工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データＳ１の教師なし学習を行うことができる。
異常検知装置１０が備える機械学習装置２０においては、状態変数Ｓを入力ｘとして、学習部２６が上記したニューラルネットワークに従う多層構造の演算を行うことで、正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データＳ１が属するクラスタやクラスタ中心からの距離（結果ｙ）を出力することができる。なお、ニューラルネットワークの動作モードには、学習モードと価値予測モードとがあり、例えば学習モードで学習データセットを用いて重みＷを学習し、学習した重みＷを用いて価値予測モードで行動の価値判断を行うことができる。なお価値予測モードでは、検出、分類、推論等を行うこともできる。
上記した異常検知装置１０の構成は、コンピュータのＣＰＵが実行する機械学習方法（或いはソフトウェア）として記述できる。この機械学習方法は、工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データＳ１を学習する機械学習方法であって、コンピュータのＣＰＵが、工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データＳ１を、工作機械による加工が行われる環境の現在状態を表す状態変数Ｓとして観測するステップと、工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データＳ１のクラスタを構築することにより該波形データＳ１を学習するステップとを有する。
図５は、第２の実施形態による異常検知装置４０を示す。異常検知装置４０は、機械学習装置５０と、状態観測部２２が観測する状態変数Ｓの波形データＳ１を状態データＳ０として取得する状態データ取得部４２とを備える。状態データ取得部４２は、機械に付設される前述した複数の測定装置から状態データＳ０を取得することができる。
異常検知装置４０が有する機械学習装置５０は、工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データＳ１を機械学習により自ら学習するためのソフトウェア（学習アルゴリズム等）及びハードウェア（コンピュータのＣＰＵ等）に加えて、学習した工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データに基づいて、現在の工作機械の動作が正常な動作であるのか否かを作業者に対して出力するためのソフトウェア（演算アルゴリズム等）及びハードウェア（コンピュータのＣＰＵ等）を含むものである。異常検知装置４０が含む機械学習装置５０は、１つの共通のＣＰＵが、学習アルゴリズム、演算アルゴリズム等の全てのソフトウェアを実行する構成を有することもできる。
出力利用部５２は、例えばコンピュータのＣＰＵの一機能として構成できる。或いは出力利用部５２は、例えばコンピュータのＣＰＵを機能させるためのソフトウェアとして構成できる。出力利用部５２は、学習部２６が学習した工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データに基づいて、現在の工作機械の動作が正常な動作であるのか否かを示す警告値Ａを異常検知装置４０が備える表示器（図示せず）への画面表示やランプ（図示せず）、スピーカー（図示せず）からの音声出力などにより作業者に対して出力する。出力利用部５２が工作機械の動作状態を表示し、これに基づいて作業者はワークが正常な動作により加工されたものか否かを判断することができる。
上記構成を有する異常検知装置４０が備える機械学習装置５０は、前述した機械学習装置２０と同等の効果を奏する。
図６は、工作機械６０を備えた一実施形態による加工システム７０を示す。加工システム７０は、同一の機械構成を有する複数の工作機械６０、６０’と、それら工作機械６０、６０’を互いに接続するネットワーク７２とを備え、複数の工作機械６０、６０’のうち少なくとも１つが、上記した異常検知装置４０を備える工作機械６０として構成される。また加工システム７０は、異常検知装置４０を備えない工作機械６０’を含むことができる。工作機械６０、６０’は、機械が備えるワークの加工に必要とされる一般的な工作機械が備える構成を有する。
上記構成を有する加工システム７０は、複数の工作機械６０、６０’のうちで異常検知装置４０を備える工作機械６０が、学習部２６の学習結果を用いて、工作機械６０，６０’から検出される各値の波形データに対して、該工作機械６０，６０’が正常に動作しているか否かを演算や目算によらずに自動的に、しかも正確に求めることができる。また、少なくとも１つの工作機械６０の異常検知装置４０が、他の複数の工作機械６０、６０’のそれぞれについて得られた状態変数Ｓに基づき、全ての工作機械６０、６０’に共通する正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データを学習し、その学習結果を全ての工作機械６０、６０’が共有するように構成できる。したがって加工システム７０によれば、より多様なデータ集合（状態変数Ｓを含む）を入力として、正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データの学習の速度や信頼性を向上させることができる。
図７は、工作機械６０’を備えた他の実施形態による加工システム７０’を示す。加工システム７０’は、機械学習装置５０（又は２０）と、同一の機械構成を有する複数の工作機械６０’と、それら工作機械６０’と機械学習装置５０（又は２０）とを互いに接続するネットワーク７２とを備える。
上記構成を有する加工システム７０’は、機械学習装置５０（又は２０）が、複数の工作機械６０’のそれぞれについて得られた状態変数Ｓに基づき、全ての工作機械６０’に共通する正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データを学習し、その学習結果を用いて、工作機械６０’から検出される各値の波形データに対して、該工作機械６０’が正常に動作しているか否かを、演算や目算によらずに自動的に、しかも正確に判断することができる。
加工システム７０’は、機械学習装置５０（又は２０）が、ネットワーク７２に用意されたクラウドサーバに存在する構成を有することができる。この構成によれば、複数の工作機械６０’のそれぞれが存在する場所や時期に関わらず、必要なときに必要な数の工作機械６０’を機械学習装置５０（又は２０）に接続することができる。
加工システム７０、７０’に従事する作業者は、機械学習装置５０（又は２０）による学習開始後の適当な時期に、機械学習装置５０（又は２０）による正常に動作した工作機械から検出される各値の波形データの学習の到達度（すなわち工作機械から検出される各値の波形データに基づく動作の正常性判断の信頼性）が要求レベルに達したか否かの判断を実行することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例のみに限定されることなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。
例えば、機械学習装置２０、５０が実行する学習アルゴリズム、機械学習装置５０が実行する演算アルゴリズム、異常検知装置１０、４０が実行する制御アルゴリズム等は、上述したものに限定されず、様々なアルゴリズムを採用できる。
また、機械学習装置２０、５０が実行する学習アルゴリズムとして、教師あり学習を用いることも可能である。
図８は、図１に示す異常検知装置１０の他の形態であって、学習アルゴリズムの他の例として教師あり学習を実行する学習部２６を備えた構成を示す。教師あり学習は、入力とそれに対応する出力との既知のデータセット（教師データと称する）が予め大量に与えられ、それら教師データから入力と出力との相関性を暗示する特徴を識別することで、新たな入力に対する所要の出力を推定するための相関性モデルを学習する手法である。
図８に示す異常検知装置１０が備える機械学習装置２０において、学習部２６は、状態変数Ｓ及び判定データＤに基づいて正常に動作している工作機械から得られた各値の波形データから該工作機械の動作の正常性を導く相関性モデルＭと予め用意された教師データＴから識別される相関性特徴との誤差Ｅを計算する誤差計算部３２と、誤差Ｅを縮小するように相関性モデルＭを更新するモデル更新部３４とを備える。学習部２６は、モデル更新部３４が相関性モデルＭの更新を繰り返すことによって加工動作をしている工作機械から検出された各値の波形データと、該工作機械の動作の正常性との相関性を学習する。
相関性モデルＭの初期値は、例えば、状態変数Ｓ及び判定データＤとの相関性を単純化して（例えば一次関数で）表現したものであり、教師あり学習の開始前に学習部２６に与えられる。教師データＴは、例えば、過去の工作機械による加工において熟練の作業者が決定した工作機械の動作の正常性に関する判断を記録することで蓄積された経験値によって構成でき、教師あり学習の開始前に学習部２６に与えられる。誤差計算部３２は、学習部２６に与えられた大量の教師データＴから加工動作をしている工作機械から検出された各値の波形データと該工作機械の動作の正常性に関する判断との相関性を暗示する相関性特徴を識別し、この相関性特徴と、現在状態における状態変数Ｓ及び判定データＤに対応する相関性モデルＭとの誤差Ｅを求める。モデル更新部３４は、例えば予め定めた更新ルールに従い、誤差Ｅが小さくなる方向へ相関性モデルＭを更新する。
次の学習サイクルでは、誤差計算部３２は、更新後の相関性モデルＭに従って工作機械による加工動作を試行して変化した状態変数Ｓ及び判定データＤを用いて、それら変化した状態変数Ｓ及び判定データＤに対応する相関性モデルＭに関し誤差Ｅを求め、モデル更新部３４が再び相関性モデルＭを更新する。このようにして、未知であった環境の現在状態（加工動作をしている工作機械から検出された各値の波形データ）とそれに対する判断（工作機械の動作の正常性の判断）との相関性が徐々に明らかになる。
図９は、図５に示す異常検知装置４０の他の形態であって、学習アルゴリズムの他の例として教師あり学習を実行する学習部２６を備えた構成例である。図９の構成において、出力利用部５２は、学習部２６が学習した工作機械が正常に動作した場合に検出される各値の波形データに基づいて、現在の工作機械の動作が正常な動作であるのか否かを示す警告値Ａを異常検知装置４０が備える表示器（図示せず）への画面表示やランプ（図示せず）、スピーカー（図示せず）からの音声出力などにより作業者に対して出力する。出力利用部５２が工作機械の動作状態を表示し、これに基づいて作業者はワークが正常な動作により加工されたものか否かを判断することができる。
１０ 異常検知装置
２０ 機械学習装置
２２ 状態観測部
２６ 学習部
３２ 誤差計算部
３４ モデル更新部
３６ クラスタ構築部
４０ 異常検知装置
４２ 状態データ取得部
５０ 機械学習装置
５２ 出力利用部
６０，６０’ 工作機械
７０，７０’ 加工システム
７２ ネットワーク

Claims (9)

  1. ワークを加工する工作機械の異常を検知する異常検知装置であって、
    前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置を備え、
    前記機械学習装置は、
    前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、
    前記状態変数を用いて、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データの特徴を学習する学習部と、
    を備える異常検知装置。
  2. 前記学習部は、
    前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データのクラスタを構築するクラスタ構築部を備える、
    請求項１に記載の異常検知装置。
  3. ワークを加工する工作機械の異常を検知する異常検知装置であって、
    前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置を備え、
    前記機械学習装置は、
    前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、
    前記工作機械の動作の正常性を示す判定データを取得する判定データ取得部と、
    前記状態変数と前記判定データとを用いて、前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データと前記工作機械の動作の正常性とを関連付けて学習する学習部と、
    を備える異常検知装置。
  4. 前記学習部は、
    前記状態変数及び前記判定データから前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データから前記工作機械の動作の正常性を導く相関性モデルと予め用意された教師データから識別される相関性特徴との誤差を計算する誤差計算部と、
    前記誤差を縮小するように前記相関性モデルを更新するモデル更新部とを備える、
    請求項３に記載の異常検知装置。
  5. 前記学習部は、前記状態変数を多層構造で演算する、
    請求項１〜４のいずれか１つに記載の異常検知装置。
  6. 前記学習部による学習結果と、工作機械の動作時に得られた前記状態変数に基づいて、前記工作機械の動作状態を出力する出力利用部を更に備える、
    請求項１〜５のいずれか１つに記載の異常検知装置。
  7. 前記学習部は、複数の工作機械のそれぞれについて得られた前記状態変数を用いて、該複数の工作機械に共通する正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する、
    請求項１〜６のいずれか１つに記載の異常検知装置。
  8. ワークを加工する工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置において、
    前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、
    前記状態変数を用いて、前記工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データの特徴を学習する学習部と、
    を備える機械学習装置。
  9. ワークを加工する工作機械の正常な動作時に検出される物理量の波形データを学習する機械学習装置において、
    前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データを、環境の現在状態を表す状態変数として観測する状態観測部と、
    前記工作機械の動作の正常性を示す判定データを取得する判定データ取得部と、
    前記状態変数と前記判定データとを用いて、前記工作機械の動作時に検出される物理量の波形データと前記工作機械の動作の正常性とを関連付けて学習する学習部と、
    を備える機械学習装置。
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