深層学習による品質検査、故障診断解析、欠陥・寿命予測

ディープラーニング手法は、画像認識や音声認識の分野では前人未到の識別精度を達成し、将来の有望技術として脚光を浴びている。これらの成功事例を受け近年、ディープラーニング手法は製造加工業界の様々な分野に応用され、新たな解析手法として研究されている。 　本セミナーでは、まず異常検知に用いられる機械学習・ディープラーニングの手法・原理や決定木・ランダムフォレスト等の基本的な考え方、CNNの有用性・適用範囲・制限等についてわかりやすく説明した後、 製造加工業の中でも特に品質検査 (表面・外観検査) 、故障診断と欠陥予知という三つの分野に応用した最新鋭のディープラーニング技術を紹介する。 　内容として、応用事例を取り上げながら、解析手法の原理、解析手法の解析プロセス詳細そして検証結果という流れで説明と議論を重ね展開していく。

1. 第1部 : はじめに
   1. 従来の機械学習の原理と手法を簡潔にわかりやすく説明
      • サポートベクトルマシン (SVM)
      • 主成分分析PCA/t-SNE/トポロジーデータ解析法 (TDA)
      • 競合学習・SOM・K-NN・EMアルゴリズムの原理と相互関連性
      • 決定木の各手法・ランダムフォレスト
      • Extreme Learning machine手法の紹介
      • RNNとRNN-LSTMのわかりやすい説明
      • ベイズ原理からカルマンフィルターをわかりやすく説明
      • ベイズ原理から粒子フィルターをわかりやすく説明
   2. 各ディープラーニングの手法の紹介と原理を簡潔にわかりやすく説明
      • 畳み込みニューラルネットワーク (CNN) の原理及び有用性・限界等
      • graph-CNNについて
      • 時系列データに対するCNN
      • 自己符号化器 (AE)
      • RBMとRBM-DBNの紹介
   3. 異常検知の考え方や手法の選択・適用のポイント等をわかりやすく説明
      • 異常検知の考え方
      • 異常検知への各手法の選択法
      • 異常検知への適用の際のポイントと留意点
2. 第2部 : 品質検査 (表面・外観検査) におけるディープラーニングの手法の応用
   1. 最新技術と手法及び応用事例の紹介
      • 熱間圧延ストリップ鋼表面解析～
      • 溶接欠陥解析
      • 航空機ファンプレート用チタン合金表面
   2. CNNに基づく転移学習の紹介
   3. 転移学習を用いたCNN学習モデルによる表面・外観検査の学習結果の解析
   4. 従来の機械学習手法の解析結果との比較
3. 第3部 : 故障評価のための診断解析
   1. 技術の背景及び応用事例の紹介
      • 軸受故障解析
      • 変速機故障解析
      • 回転子故障解析
   2. CNNによる特徴抽出と故障診断
   3. AEによる故障診断
   4. Extreme Learning machine深層学習手法
   5. スパースフィルタリングによる故障診断
   6. RBM-DBNとSVMを融合したマルチモーダル手法
4. 第4部 : 欠陥・寿命予測解析手法
   1. LSTM-RNNによる欠陥予測
   2. 融合学習とLSTMの融合による予測
   3. 双方向LSTMとCNNの融合による予測
   4. 粒子フィルターとRBM-DBNの融合による予測
   5. 欠陥・寿命予測解析応用事例
      • 転がり軸受長期寿命予測
      • 機械加工における工具摩耗寿命予測
      • ハイブリッド玉軸受寿命予測
5. 第5部 : 展望
   1. 学習モデル選択 :
   2. データの高次元性・非構造多様性・不均衡性の対策
   3. 学習結果の可読性と可視化