(57)【要約】  サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される生産設備(2)の状態を、時間情報を応答しない計測機器(3)からの計測値を基に、波形バンド監視により監視する状態監視装置(1)であって、生波形データ(Wr)の計測点数(N)が基準計測点数(X)に合致しない場合、生波形データ(Wr)の計測点(Mi)あるいは計測点間のうち、所定の基準で設定した計測点(Mi)の削除、あるいは計測点間への計測点の追加により、基準計測点数(X)と一致するように生波形データ(Wr)を調整する計測点数調整部(13)を有するように構成した。
2019207718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される装置の状態を、１サイクル分の波形データを構成する計測値ごとの閾値判断により監視する状態監視装置であって、
時間情報を応答しない計測機器から、前記装置の状態を示す計測値を収集する計測値収集部と、
前記計測値収集部が収集した計測値を時系列順に並べ、前記装置の１サイクル分の波形データを生成する波形化処理部と、
前記装置が正常なときの１サイクル分の波形データである基準波形と、前記基準波形の計測値ごとの閾値、および前記基準波形の計測点数として定めた基準計測点数と、を含む基準波形データを記憶する基準波形データ記憶部と、
前記波形化処理部が生成した生波形データを前記基準波形データと比較するために調整して出力する波形データ調整部と、
前記波形データ調整部が出力した波形データを前記基準波形データと比較し、前記装置に異常があるか否かを判定する異常有無判定部と、を備え、
前記波形データ調整部は、前記生波形データの計測点数が前記基準計測点数に合致しない場合、前記生波形データの計測点あるいは計測点間のうち、所定の基準で設定した計測点の削除、あるいは計測点間への計測点の追加により、前記基準計測点数と一致するように前記生波形データを調整することを特徴とする状態監視装置。
【請求項２】
前記波形データ調整部は、前記生波形データの計測点数の前記基準計測点数からの過不足数に応じて、前記生波形データの計測点数を均等割りした位置を前記計測点の削除あるいは追加対象として設定することを特徴とする請求項１に記載の状態監視装置。
【請求項３】
前記波形データ調整部は、前記生波形データの全計測点に対し、前記基準計測点数からの過不足数分の計測点を逐次削除あるいは追加するごとに生成した仮波形データを前記基準波形と比較し、前記基準波形と最も相関の高い仮波形データを調整済みの波形データとして出力することを特徴とする請求項１に記載の状態監視装置。
【請求項４】
前記装置が正常なときに収集した複数回分の波形データから前記基準計測点数を算出し、算出した基準計測点数に基づき、前記波形データ調整部が前記複数回分の波形データを調整した波形データを用いて、前記基準波形データを生成する基準波形データ生成部を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の状態監視装置。
【請求項５】
外部から受信した信号により、前記装置がＯＮ状態かＯＦＦ状態であるかを判定する稼働状態判定部を有し、
前記計測値収集部は、前記稼働状態判定部の判定結果に基づいて、前記計測機器からの計測値の収集の開始または停止を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の状態監視装置。
【請求項６】
時間情報を応答しない計測機器から出力された非同期の計測値を時系列順に並べた波形データを用いて、サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される装置の状態監視に用いるために波形データを調整する方法であって、
前記計測機器から、前記装置の状態を示す計測値を収集する計測値収集ステップと、
前記計測値収集ステップで収集した計測値を時系列順に並べ、前記装置の１サイクル分の波形データを生成する波形化ステップと、
前記装置が正常なときの１サイクル分の波形データである基準波形と、前記基準波形の計測値ごとの閾値、および前記基準波形の計測点数として定めた基準計測点数と、を含む基準波形データを記憶する基準波形データ記憶ステップと、
前記波形化ステップで生成した生波形データを前記基準波形データと比較するために調整して出力する波形データ調整ステップと、
前記波形データ調整ステップで出力された波形データを前記基準波形データと比較し、前記装置に異常があるか否かを判定する異常有無判定ステップと、を有し、
前記波形データ調整ステップでは、前記生波形データの計測点数が前記基準計測点数に合致しない場合、前記生波形データの計測点あるいは計測点間のうち、所定の基準で設定した計測点の削除、あるいは計測点間への計測点の追加により、前記基準計測点数と一致するように前記生波形データを調整することを特徴とする非同期データの調整方法。
【請求項７】
前記波形データ調整ステップでは、前記生波形データの計測点数の前記基準計測点数からの過不足数に応じて、前記生波形データの計測点数を均等割りした位置を前記計測点の削除あるいは追加対象として設定することを特徴とする請求項６に記載の非同期データの調整方法。
【請求項８】
前記波形データ調整ステップでは、前記生波形データの全計測点に対し、前記基準計測点数からの過不足数分の計測点を逐次削除あるいは追加するごとに生成した仮波形データを前記基準波形と比較し、前記基準波形と最も相関の高い仮波形データを調整済みの波形データとして出力することを特徴とする請求項６に記載の非同期データの調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測機器からの時間情報をもたないデータ（非同期データ）を用いて、機器の状態を監視する状態監視装置、および非同期データを状態監視に適用できるよう調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機器の異常の有無を監視する状態監視において、生産設備稼働時の電流波形を所定の回数事前に取得し、統計的手法を用いて波形を構成する計測点毎に上下限閾値を設定することで、生産設備の異常を検出する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４１９０９号公報（段落００２４〜００３１、図１、図５、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記手法では、波形データを生成する際に、計測点毎の時間情報が必要であるが、汎用的な計測機器の多くは、時間情報を応答しない。また、汎用的な計測機器は、状態監視を行うデータ収集装置と同期してデータ計測を行うものではなく、データ収集を行う上位装置においても、必ずしも一定周期でデータの収集ができるわけではない。  【０００５】
そのため、例えば、ＭＣ加工機、プレス機等の一定周期・動作で稼働することが想定される装置を対象とした場合でも、稼働開始から停止までに取得できるデータ点数にばらつきが生じる可能性があった。つまり、汎用的な計測機器からデータ収集を行う場合には、上下限比較を行うための計測点にズレが生じ、正確な異常検出が困難になる可能性があった。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、汎用的な計測機器を用いても、正確な異常検出が可能な状態監視装置、あるいは、汎用的な計測機器から収集した非同期データを状態監視が可能となるように調整する非同期データの調整方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の状態監視装置は、サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される装置の状態を、１サイクル分の波形データを構成する計測値ごとの閾値判断により監視する状態監視装置であって、時間情報を応答しない計測機器から、前記装置の状態を示す計測値を収集する計測値収集部と、前記計測値収集部が収集した計測値を時系列順に並べ、前記装置の１サイクル分の波形データを生成する波形化処理部と、前記装置が正常なときの１サイクル分の波形データである基準波形と、前記基準波形の計測値ごとの閾値、および前記基準波形の計測点数として定めた基準計測点数と、を含む基準波形データを記憶する基準波形データ記憶部と、前記波形化処理部が生成した生波形データを前記基準波形データと比較するために調整して出力する波形データ調整部と、前記波形データ調整部が出力した波形データを前記基準波形データと比較し、前記装置に異常があるか否かを判定する異常有無判定部と、を備え、前記波形データ調整部は、前記生波形データの計測点数が前記基準計測点数に合致しない場合、前記生波形データの計測点あるいは計測点間のうち、所定の基準で設定した計測点の削除、あるいは計測点間への計測点の追加により、前記基準計測点数と一致するように前記生波形データを調整することを特徴とする。【０００８】
本発明の非同期データの調整方法は、時間情報を応答しない計測機器から出力された非同期の計測値を時系列順に並べた波形データを用いて、サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される装置の状態監視に用いるために波形データを調整する方法であって、前記計測機器から、前記装置の状態を示す計測値を収集する計測値収集ステップと、前記計測値収集ステップで収集した計測値を時系列順に並べ、前記装置の１サイクル分の波形データを生成する波形化ステップと、前記装置が正常なときの１サイクル分の波形データである基準波形と、前記基準波形の計測値ごとの閾値、および前記基準波形の計測点数として定めた基準計測点数と、を含む基準波形データを記憶する基準波形データ記憶ステップと、前記波形化ステップで生成した生波形データを前記基準波形データと比較するために調整して出力する波形データ調整ステップと、前記波形データ調整ステップで出力された波形データを前記基準波形データと比較し、前記装置に異常があるか否かを判定する異常有無判定ステップと、を有し、前記波形データ調整ステップでは、前記生波形データの計測点数が前記基準計測点数に合致しない場合、前記生波形データの計測点あるいは計測点間のうち、所定の基準で設定した計測点の削除、あるいは計測点間への計測点の追加により、前記基準計測点数と一致するように前記生波形データを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の状態監視装置、あるいは、非同期データの調整方法によれば、データ点数にばらつきが生じても、適切にデータ数を調整できるので、時間情報を応答しない汎用的な計測機器を用いて正確な状態監視を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】同期機能を有さない計測機器が送信するデータの取得時点と、状態監視装置が収集しようとするデータの要求時点とのずれを説明するためのタイミングチャートである。
【図３】生産設備が設備稼働情報を出力する時点と、状態監視装置が設備稼働状況を確認する時点とのずれを説明するためのタイミングチャートである。
【図４】収集した複数の波形データから、計測点毎の上下限値を含む基準波形データを設定する手法を説明するための波形図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測データを収集し、生波形データを生成する動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、生波形データを処理して、異常の有無の判定基準となる基準波形データを生成する動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】状態監視装置が収集しようとするデータの計測点数に対して、同期機能を有さない計測機器から送信されたデータの計測点数に１点の過不足があった場合に取得される波形データの例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測点数に１点の過不足のある波形データに対する計測点の処理を説明するための波形図である。
【図９】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測点を追加挿入する処理を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測点を削除する処理を説明するための図である。
【図１１】状態監視装置が収集しようとするデータの計測点数に対して、同期機能を有さない計測機器から収集できたデータの計測点数に２点の過不足があった場合に取得される波形データの例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測点数に２点の過不足のある波形データに対する計測点の処理を説明するための波形図である。
【図１３】本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、生波形データを処理して異常の有無を判定する動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態２にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測点数に過不足のある波形データに対してデータの削除箇所あるいは追加箇所を特定する動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態２にかかる状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測点数に過不足のある波形データに対する計測点の処理を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図１２は、本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置の構成と動作、あるいは非同期データの調整方法を説明するためのもので、図１は状態監視装置の構成を示す機能ブロック図、図２は本発明の各実施の形態での解決すべき課題の説明として、同期機能を有さない計測機器が送信するデータの取得時点と、状態監視装置が収集しようとするデータの要求時点とのずれを説明するためのタイミングチャート、図３は生産設備が自身の稼働状況を示す設備稼働情報を出力する時点と、状態監視装置が設備稼働状況を確認する時点とのずれを説明するためのタイミングチャートである。また、図４（ａ）〜（ｅ）は波形バンド監視のための基準波形データについての説明として、収集した複数の波形データから、基準波形、および計測点毎の上下限値を設定する手法を説明するための波形図である。
【００１２】
図５は状態監視装置および非同期データの調整方法において、計測データを収集し、生波形データを生成する動作を説明するためのフローチャート、図６は生波形データを処理して、異常の有無の判定基準となる基準波形データを生成する動作を説明するためのフローチャート、図７（ａ）〜（ｃ）は状態監視装置が収集しようとするデータの計測点数に対して、同期機能を有さない計測機器から送信されたデータの計測点数に１点の過不足があった場合に取得される波形データの例を示す図、図８（ａ）、（ｂ）は計測点数に１点の過不足のある波形データに対する計測点の追加と削除処理を説明するための波形図、図９（ａ）、（ｂ）は計測点を追加挿入した際の計測点の後方シフト処理を説明するための図、図１０（ａ）、（ｂ）は計測点を削除した際の計測点の前方シフト処理を説明するための図である。
【００１３】
また、図１１（ａ）、（ｂ）は同期機能を有さない計測機器から収集したデータの計測点数に２点の過不足があった場合に取得される波形データの例を示す図、図１２（ａ）、（ｂ）は計測点数に２点の過不足のある波形データに対する計測点の追加と削除処理を説明するための波形図である。そして、図１３は生波形データを処理して異常の有無を判定する動作を説明するためのフローチャートである。
【００１４】
本発明の実施の形態１にかかる状態監視装置１は、図1に示すように、例えば、ＭＣ加工機、プレス機等の一定周期・動作で稼働することが想定される装置（生産設備２）の状態を監視するためのものである。そして、生産設備２に供給される電流や、圧力、温度等の設備状態を検出するための計測値を時間情報なしで通信出力する計測機器３からのデータを基に、生産設備２の状態を監視するものである。具体的には、生産設備２の動作サイクルごとに計測した監視用の波形データを、事前に設定した基準波形データと計測点毎に比較し、計測点毎に上下限値を逸脱しているか否かによって、異常の有無を判定することで生産設備２の状態を監視するものである。
【００１５】
なお、基準波形データとは、基準となる波形（基準波形Ｗａ）を形成する各計測点のデータと、計測点毎に設けた上限値Ｔｈｕ、下限値Ｔｈｌの組合せを言う。また、基準波形Ｗａに対して上限値Ｔｈｕと下限値Ｔｈｌにより幅を持たせた範囲を波形バンドＴ（図４参照）と称し、取得した監視用の波形データが波形バンドＴから逸脱しているか否かで異常の有無を判定し、監視することを、波形バンド監視と称する。
【００１６】
そのため、波形バンド監視用の状態監視装置１は、計測機器３との通信により、基準波形データや監視用の波形データを生成するための計測値等のデータを送受信する送受信部１６と、基準波形データを生成する基準波形データ生成部１０と、生成した基準波形データを記憶する基準波形データ記憶部１１と、順次取得したデータを時系列に並べて１サイクル毎の波形データ（生波形データＷｒ）を生成する波形化処理部１４と、基準波形データ記憶部に記憶された基準波形データと監視用の波形データとを比較し、監視対象である生産設備２の異常の有無を判定する異常有無判定部１５と、入出力操作を行う操作部１７と、生産設備２の稼働状況や異常が発生したこと等を出力する表示部１８と、生産設備２からの信号を受けて、生産設備２の稼働状態を判断するとともに、上述した各部を統合制御する状態監視制御部１２とを備えている。
【００１７】
そして、本発明の各実施の形態にかかる状態監視装置１の特徴は、後述する計測点に過不足のある波形データの計測点数を調整して、基準波形データや監視用の波形データに適した形態に修正する計測点数調整部１３を備えたことにある。ここで、特徴部分である計測点数調整部１３をはじめとする各部の説明の前に、定周期・動作で稼働することが想定される装置の波形データにおいて、計測点の過不足が生ずる要因について説明する。
【００１８】
背景技術で説明したように、汎用的な計測機器は、時間情報の無い計測値のみを出力する。そのため、状態監視装置は、計測機器から取得したデータを時系列順に並べ、計測値（Y軸）、計測点順序（X軸）というように、ＸＹ平面上に計測値をプロットした波形データを生成する。一定周期・動作で稼働する生産設備に対して稼働開始から停止まで1サイクルの波形データを取得した場合、稼働時間に変動はないため、理想的には同じ計測点数の波形が取得できる。ここで、計測機器は機器固有の周期で計測値を更新し、状態監視装置も同様に、装置固有の周期で計測機器に対してデータ要求を行う。しかし、汎用的な計測機器を用いる場合、計測機器の計測値更新と状態監視装置がデータ要求を行うタイミング間で同期を取る手段は用意されておらず、取得されたデータは非同期データとなる。
【００１９】
そのため、状態監視装置が計測値を時系列順に取得して生成する波形データは、計測サンプリング周期と一致したものとはならず、例えば、図2に示すように、データ３やデータ５の欠損が発生するように、実際の計測点と収集した計測点間でズレが生じる。つまり、計測値に時間情報の紐付けができない汎用的な計測機器を用いる限り、一定周期・動作で稼働する生産設備であっても、その稼働開始から停止まで1サイクルの波形データでは、サイクル毎に計測点数に微小な過不足（ばらつき）が生じる可能性が有る。
【００２０】
また、生産設備での実際の稼働状態のＯＮ／ＯＦＦの切替りタイミングと、状態監視装置が生産設備のＯＮとＯＦＦを検出するまでに要する遅延時間も、計測点数のばらつき要因として考えられる。例えば、図３に示すように、生産設備が実際にＯＮ／ＯＦＦするタイミングに対し、状態監視装置が生産設備に対して稼働状態を示す信号を要求して、ＯＮ／ＯＦＦを検出するまでの時間に遅延時間（ΔＴｉ、ΔＴｅ）が生じる場合が推定される。この場合、実際の１サイクルの稼働時間ＴｃＲに対し、状態監視装置がＯＮと検出（認識）している1サイクルの稼働時間ＴｃＤとは、ΔＴｅ−ΔＴｉのずれが生じ、計測点数にばらつきが生じる。
【００２１】
一方、波形バンド監視に用いる波形バンドＴは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、生産設備が正常な状態において、１サイクルごとの複数の波形データＷ１、Ｗ２、・・・Ｗｎ（図では、簡略化のためｎ＝３で表記）を取得する。取得した複数の波形データＷ１〜Ｗ３の計測点毎の値（計測値）は、通常、図４（ｄ）に示すように変動がある。そこで、計測点毎に統計処理を行い、例えば、計測点毎の平均値を基準波形Ｗａとして算出することができる。同様に、計測点毎の標準偏差を平均値に加算、減算して上限値Ｔｈｕ、下限値Ｔｈｌを算出すれば、上述した波形バンドＴを定義できる基準波形データを生成することができる。
【００２２】
しかしながら、サイクル毎に計測点数のばらつきがあると、統計処理の対象がずれて、正確な基準波形データを算出することができない。また仮に、計測点数が揃ったサイクルのデータのみで基準波形データを算出したとしても、監視用の波形データの計測点数がずれていては、正確な波形バンド監視を行うことはできない。つまり、計測点数にばらつきが生じたままでは、波形バンドの監視が実施できない。
【００２３】
しかし、本発明の各実施の形態にかかる状態監視装置１では、サイクル毎の波形データの計測点数を適切に調整する計測点数調整部１３を備えるようにしたので、汎用的な計測装置３から順次収集したデータを基に、正確な波形バンド監視を行うことができる。以下、詳細に説明する。
【００２４】
＜基準波形データ生成部＞
基準波形データ生成部１０は、基準波形データを生成するための、波形化処理部１４が生成した複数の生波形データＷｒを記憶する基準用波形データ記憶部１０ａと、所定の複数回取得した波形データから、基準となる計測点数（基準計測点数Ｘ）を導出する基準計測点数導出部１０ｂと、後述する計測点数調整部１３で生波形データＷｒの計測点数を調整した調整済みの波形データＷを格納する調整済波形データ記憶部１０ｃと、調整済波形データ記憶部１０ｃに格納されている調整済の波形データＷから計測点毎の平均値、標準偏差等の統計値を導出する統計値算出部１０ｄと、統計値算出部１０ｄが算出した計測点毎の平均値から基準波形Ｗａを算出するとともに、標準偏差に基づき、基準波形Ｗａの計測点毎に上限値Ｔｈｕ、下限値Ｔｈｌを設定し、波形バンドＴを生成する波形バンド生成部１０ｅと、を備える。
【００２５】
なお、各実施の形態においては、基準波形Ｗａの生成には平均値、波形バンドＴ生成用の上限値Ｔｈｕ、下限値Ｔｈｌの生成には標準偏差を用いた例を示すが、これに限ることはない。監視対象の特性に応じて、例えば、最頻値や中央値を基準波形に用いてもよいし、他の統計値を用いて上限値Ｔｈｕ、下限値Ｔｈｌを生成してもよい。あるいは、近傍の計測点の値を用いた平滑化処理を加えるようにしてもよい。さらには、他のデータに対して逸脱の大きなデータを対象から外す等の調整を加えてもよい。
【００２６】
＜計測点数調整部＞
計測点数調整部１３は、状態監視制御部１２から出力された生波形データＷｒの計測点数が、基準波形データ記憶部１１に記憶された基準計測点数Ｘと一致しているか否かを判定する過不足判定部１３ａと、生波形データＷｒの計測点数に過不足がある場合は、生波形データＷｒの調整対象（計測点を挿入すべき計測点間の位置、または削除すべき計測点の位置）を決定する調整箇所決定部１３ｂと、調整箇所決定部１３ｂが決定した調整対象に基づき、生波形データＷｒを調整して、調整済の波形データＷを生成する波形データ調整部１３ｃとを備える。
【００２７】
計測点数調整部１３は、状態監視制御部１２の制御により、生成した調整済の波形データＷを基準波形データ生成部１０、あるいは状態監視制御部１２に出力する。
【００２８】
状態監視制御部１２は、上述したように、状態監視装置１全体の動作を統括制御するとともに、図３で説明した方式で、生産設備２に対する稼働状態を示す信号を要求して生産設備２の稼働状態を判定する機能を有している。なお、各実施の形態においては、生産設備２の稼働状況を生産設備２の稼働状態出力部２０からの出力信号により判定する例を示すが、これに限ることはない。例えば、生産設備２に設けられたスタートスイッチや停止スイッチに連動して判定するようにしてもよく、計測機器３からの信号により、生産設備２の稼働状況を判定するようにしてもよい。
【００２９】
なお、各実施の形態においては、状態監視装置１の各部を個別のハードウェアがあるかのように記載しているが、必ずしも物理的に分離した部材で構成する必要はない。例えば、状態監視装置１の各部あるいは、以降の動作で説明する非同期データの調整方法における各ステップに対応するモジュールで構成されたプログラムにより、コンピュータ等を動作させることで実現するようにしてもよい。さらには、上述したプログラムを収納した記憶媒体をコンピュータに読み取らせることで実現するようにしてもよい。
【００３０】
つぎに、動作について説明する。
状態監視制御部１２が、生産設備２がＯＮ状態であると判定すると、波形化処理部１４は、ＯＦＦ状態であると判定されるまで、送受信部１６を介して収集した計測値を用いて波形化処理動作を行い、１サイクル分の生波形データＷｒを生成する。具体的には、図５のフローチャートに示すように、状態監視制御部１２が、稼働状態出力部２０から稼働の状態を示す信号を取得し（ステップＳ１００）ＯＮ状態かＯＦＦ状態のいずれであるかを判定する（ステップＳ１１０）。なお、ここでのＯＮ状態とは、電源がＯＮという意味ではなく、生産設備として稼働している状態を意味する。
【００３１】
ＯＮ状態であると判定すると（ステップＳ１１０で「Ｙ」）、状態監視制御部１２は、送受信部１６に対し、図２で説明したように、計測機器３がセンサ部３０と計測演算部３１より得られる生産設備２の計測値を要求し、通信部３２からの計測値の応答により、計測値Ｍｉを取得させる（ステップＳ１２０）。この動作を、状態監視制御部１２が稼働状態の信号を取得（ステップＳ１３０）し、ＯＦＦであると判定するまで継続する。
【００３２】
ＯＮからＯＦＦに切り替わったと判定すれば、波形化処理部１４は、送受信部１６が受信した一連の計測値Ｍｉを時系列順に並べて生波形データＷｒを生成し、状態監視制御部１２に出力する（ステップＳ１４０）。
【００３３】
状態監視装置１の初期状態、あるいは、生産設備２の切り替わり等の監視対象の条件が変わり、基準波形データの生成が必要な状態では、波形化処理部１４が生成・出力した生波形データＷｒは、基準波形データ生成部１０に出力される。そして、図６のフローチャートに示すようにして、基準波形データが形成される。
【００３４】
基準波形データ生成部１０は、基準波形データの元となる波形データ数が、所定数（ｎ）取得できたか（基準用波形データ記憶部１０ａに記憶されたか）否かを判定する。（ステップＳ２００）。所定数（ｎ）取得できたと判定する（ステップＳ２００で「Ｙ」）と、基準計測点数導出部１０ｂは、基準用波形データ記憶部１０ａに格納された生波形データＷｒから、各生波形データを構成する計測点数の平均に基づき、整数値の基準計測点数Ｘを導出する（ステップＳ２１０）。なお、基準計測点数Ｘの導出においても、波形バンドＴの生成で説明したように、平均値に限らず、他の統計値を用いてよいのは言うまでもない。ただし、波形バンド監視では、計測点毎に比較するものであり、整数に調整する必要はある。
【００３５】
基準計測点数Ｘが決まると、生波形データＷｒを計測点数調整部１３に出力し、計測点数調整後の波形データＷを調整済波形データ記憶部１０ｃに格納する（ステップＳ２２０〜Ｓ２３０：計測点数調整部１３の動作で詳細説明する）。調整済波形データ記憶部１０ｃに所定数（ｎ）の波形データＷが格納されると、統計値算出部１０ｄは、各波形データＷの時系列順に並んだ計測点毎に平均値Ｍａと、標準偏差Ｍｕを導出する（ステップＳ２４０〜Ｓ２５０）。
【００３６】
統計値の算出が終わると、波形バンド生成部１０ｅは、算出された統計値を元に、時系列順に並べられた計測点毎に上下限の閾値（上限値Ｔｈｕ、下限値Ｔｈｌ）を有する波形バンドＴを生成する（ステップＳ２６０）。波形バンドＴが生成されると、基準波形データ生成部１０の各部で算出した基準計測点数Ｘ、基準波形Ｗａを表す各計測点の平均値、標準偏差、および波形バンドＴを基準波形データとして、基準波形データ記憶部１１に格納する。これにより、以降の状態監視の基準となるデータが揃ったことになる。
【００３７】
ここで、ステップＳ２２０〜Ｓ２３０（後述する状態監視のフロー（図１３）におけるステップＳ３２０〜Ｓ３３０も同様）を含む、計測点数調整部１３の動作について説明する。過不足判定部１３ａは、基準波形データ生成部１０あるいは状態監視制御部１２から出力された生波形データＷｒの計測点数をカウントし、カウントした計測点数が、基準計測点数Ｘと一致しているか否かを判定する。例えば、図７（ｃ）に示すように、生波形データＷｒ３の計測点数Ｎが、基準計測点数Ｘと一致している場合は、生波形データＷｒ３の係数点数の調整は行わず、調整済みの波形データＷ３として、そのまま出力元に返信する。
【００３８】
一方、計測点数Ｎが基準計測点数Ｘと一致しなかった場合は、生波形データＷｒは調整箇所決定部１３ｂに出力され、調整箇所を決定する。生波形データＷｒの計測点数Ｎが、基準計測点数Ｘよりも少ない場合は、計測点数Ｎを不足数に１を加えた値で等分した箇所（の直近の計測点間部分）を計測点の追加対象として決定する。一方、生波形データＷｒの計測点数Ｎが、基準計測点数Ｘよりも多い場合は、計測点数Ｎを超過数に１を加えた値で等分した箇所（の直近の計測点）を計測点の削除対象として決定する。
【００３９】
具体的には、ひとつの波形データ中のｉ番目の計測点をＭｉと表記して説明する。図７（ａ）に示すように、生波形データＷｒ１の計測点数Ｎが、基準計測点数Ｘよりも１つ少ない場合（Ｎ＝Ｘ−１）、図８（ａ）に示すように、計測点ＭＮ／２の直近の計測点間部分を計測点の追加対象として決定する。あるいは、図７（ｂ）に示すように、生波形データＷｒ２の計測点数Ｎが、基準計測点数Ｘよりも１つ多い場合（Ｎ＝Ｘ＋１）、図８（ｂ）に示すように、計測点ＭＮ／２の直近の計測点を削除対象として決定する。
【００４０】
このように、追加対象、あるいは削除対象が決定すると、波形データ調整部１３ｃは、波形データＷｒ１に対しては、図８（ａ）で説明したように、計測点間のうち、計測点ＭＮ／２の直近の計測点間部分に新たな計測点を追加する。追加する計測点の値としては、例えば、両隣の計測点の平均値を用いる。計測点ＭＮ／２以降の計測点の順序が１つずつ繰り下がる（後方シフト）。同様に、波形データＷｒ２に対しては、図８（ｂ）で説明したように、計測点間のうち、計測点ＭＮ／２の直近の計測点を削除する。これにより、計測点ＭＮ／２以降の計測点の順序が１つずつ繰り上がる（前方シフト）。
【００４１】
より具体的には、例えば、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｍｒ２とＭｒ３の間にＭ３が追加された場合、Ｍｒ２以前の順序は変わりなく、Ｍｒ３がＭ４に、Ｍｒ４がＭ５にと、挿入されたＭ３以降の計測点の順序が後方シフトする。同様に、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｍｒ３が削除された場合、Ｍｒ２以前の順序は変わりなく、Ｍｒ４がＭ３に、Ｍｒ５がＭ４にと、挿入されたＭｒ３以降の計測点の順序が前方シフトする。
【００４２】
また、あるいは、図１１（ａ）に示すように、生波形データＷｒ１の計測点数Ｎが、基準計測点数Ｘよりも２つ少ない場合（Ｎ＝Ｘ−２）、図１２（ａ）に示すように、計測点ＭＮ／３と計測点Ｍ２Ｎ／３それぞれの直近の計測点間部分を計測点の追加対象として決定する。同様に、図１１（ｂ）に示すように、生波形データＷｒ２の計測点数Ｎが、基準計測点数Ｘよりも２つ多い場合（Ｎ＝Ｘ＋２）、図１２（ｂ）に示すように、計測点ＭＮ／３と計測点Ｍ２Ｎ／３それぞれの直近の計測点の計測点を削除対象として決定する。
【００４３】
その場合も、波形データ調整部１３ｃは、生波形データＷｒ１に対しては、図１２（ａ）で説明したように、計測点間のうち、計測点ＭＮ／３と計測点Ｍ２Ｎ／３それぞれの直近の計測点間部分に新たな計測点を追加する。これにより、計測点ＭＮ／３以降の計測点の順序が１つ後方シフトし、計測点Ｍ２Ｎ／３以降の計測点は、さらに１つ（計２つ）後方シフトする。同様に、生波形データＷｒ２に対しては、図１２（ｂ）で説明したように、計測点間のうち、計測点ＭＮ／３と計測点Ｍ２Ｎ／３それぞれの直近の計測点を削除する。これにより、計測点ＭＮ／３以降の計測点が１つ前方シフトし、計測点Ｍ２Ｎ／３以降の計測点は、さらに１つ（計２つ）後方シフトする。
【００４４】
このようにして、過不足のある生波形データＷｒは、波形データ調整部１３ｃにて計測点数を調整し、調整済の波形データＷとして出力元に返信される。なお、過不足数が３以上の場合も同様である。
【００４５】
これにより、基準波形データ生成部１０では、計測点数が揃った波形データを用い、基準波形データを生成することができる。同様に、異常有無判定部１５においても、計測点数Ｎが基準波形Ｗａの基準計測点数Ｘと一致する波形データを用いて計測点毎の上下限比較が可能となり、設備異常監視が可能となる。以下、図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００４６】
状態監視制御部１２は、生波形データＷｒを取得（図５：ステップＳ１００〜Ｓ１４０）すると、基準波形データ記憶部１１に基準波形データが格納されているか否かを確認する（ステップＳ３００）。格納されていない場合（ステップＳ３００で「Ｎ」）は、基準波形データ生成部１０に生波形データＷｒを出力し、基準波形データ生成ステップ（Ｓ２００〜）を実行させる。一方、格納されている場合（ステップＳ３００で「Ｙ」）は、取得した生波形データＷｒを状態監視に用いるため、計測点数調整部１３に出力する。
【００４７】
計測点数調整部１３では、前述したように、初めに過不足判定部１３ａは、計測点数Ｎが基準計測点数Ｘと一致しているか否かを判定する（ステップＳ３１０）。生波形データＷｒの計測点数Ｎが基準計測点数Ｘと一致していない場合（ステップＳ３１０で「Ｎ」）、調整箇所決定部１３ｂおよび波形データ調整部１３ｃで計測点数を調整して監視用の波形データＷを生成し、状態監視制御部１２に返信する（ステップＳ３２０〜Ｓ３３０）。生波形データＷｒの計測点数Ｎが基準計測点数Ｘと一致している場合（ステップＳ３１０で「Ｙ」）、出力された生波形データＷｒをそのまま監視用の波形データＷとして、状態監視制御部１２に返信する。
【００４８】
状態監視制御部１２は、返信された監視用の波形データＷを異常有無判定部１５に出力し、異常の有無を判定させる。異常有無判定部１５では、出力された波形データＷと基準波形データとを比較し、波形データＷの各計測点が波形バンドＴ内に収まっているか否かにより、異常がないかあるかを判定する（ステップＳ３４０）。波形バンドＴ内の収まっている場合（ステップＳ３５０で「Ｙ」）、異常ありと判定し、例えば、逸脱の程度や過去の履歴（連続しているか突発的か等）に基づいて、劣化情報を表示あるいは出力する。
【００４９】
このように、計測点数調整部１３、あるいは計測点数を調整する工程（例えば、ステップＳ３１０〜Ｓ３３０）を備えることで、非同期の組込み機器を組み合わせて異常の検出が可能となる。とくに、計測点の追加あるいは削除対象を過不足数に応じて均等割りして設定したため、局所的に偏って計測点の位置をシフトさせることがない。つまり、実際に欠損が生じた箇所あるいは過剰に取得してしまった箇所と、追加あるいは削除対象との間に位置ずれがあった場合でも、その影響を最小限に抑えることができ、計測点の追加あるいは削除を簡単な演算で適切に行うことができる。
【００５０】
なお、本実施の形態、および次の実施の形態においては、一つの監視対象を監視する例について説明するが、これに限ることはない。例えば、ひとつの監視対象に対し、異なる種類の通信機能付計測機器を接続した複数の状態監視装置を用いて、多角的な異常検出を実施しても良い。
【００５１】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２にかかる状態監視装置の構成と動作、あるいは非同期データの調整方法では、実施の形態１に対して、計測点数に過不足があった場合の削除または追加箇所の設定方法が異なるものである。それ以外については、実施の形態１と同様であるため、同様部分については実施の形態１における図や説明を援用する。図１４と図１５は、本発明の実施の形態２にかかる状態監視装置の動作、あるいは非同期データの調整方法を説明するためのもので、図１４は異常の有無を判定する際に、生波形データの計測点数を調整する際の追加または削除箇所を基準波形との相関関係を用いて設定する動作を含むフローチャート、図１５（ａ）、（ｂ）は計測点数に１点の過不足のある波形データに対する計測点の追加箇所あるいは削除箇所の設定処理を説明するための波形図である。
【００５２】
上記実施の形態１においては、過不足数に応じた単純な均等割りつけによって追加・削除箇所を設定することで、演算処理の負担を増加させずに、位置ずれによる影響を最小限に抑えて、計測点数を調整させる例を示した。本実施の形態２においては、実施の形態１よりは演算処理の負担は増大するが、実際に欠損が生じた箇所あるいは過剰に取得してしまった箇所とのずれ自体を最小限に抑え、正確な計測点の追加あるいは削除を行えるようにするものである。
【００５３】
本実施の形態２にかかる状態監視装置、あるいは非同期データの調整方法では、図１４に示すように、状態監視制御部１２は、生波形データＷｒを取得（図５：ステップＳ１００〜Ｓ１４０）すると、基準波形データ記憶部１１に基準波形データが格納されているか否かを確認する（ステップＳ４００）。格納されていない場合（ステップＳ４００で「Ｎ」）は、基準波形データ生成部１０に生波形データＷｒを出力し、基準波形データ生成ステップ（Ｓ２００〜）を実行させる。一方、格納されている場合（ステップＳ４００で「Ｙ」）は、取得した生波形データＷｒを状態監視に用いるため、計測点数調整部１３に出力する。
【００５４】
計測点数調整部１３では、前述したように、初めに過不足判定部１３ａは、計測点数Ｎが基準計測点数Ｘと一致しているか否かを判定する（ステップＳ４１０）。生波形データＷｒの計測点数Ｎが基準計測点数Ｘと一致している場合（ステップＳ４１０で「Ｙ」）、出力された生波形データをそのまま監視用の波形データＷとして、状態監視制御部１２に返信する。一方、生波形データＷｒの計測点数Ｎが基準計測点数Ｘと一致していない場合（ステップＳ４１０で「Ｎ」）、調整箇所決定部１３ｂで追加／削除対象を設定する（ステップＳ４２０）。波形データ調整部１３ｃは、設定された追加／削除対象に応じて、生波形データＷｒの計測点数を調整して監視用の波形データＷを生成し、状態監視制御部１２に返信する（ステップＳ４２０〜Ｓ４３０）。
【００５５】
ここで、計測点数Ｎが基準計測点数Ｘに対し一点の過不足がある場合の調整箇所の決定方法について図１５を用いて説明する。不足数が１の場合、調整箇所決定部１３ｂは、図１５（ａ）に示すように、全計測点の間および外側の位置に、逐次計測点を挿入し、挿入して得られた仮波形と基準波形Ｗａとの相関を算出して記憶していく。そして、相関が最も高くなった仮波形を形成することができた挿入箇所を点数調整用の挿入箇所として設定する（ステップＳ４２０）。設定後の波形データ調整部１３ｃの動作は実施の形態１と同様である。なお、計測点の間は実施の形態１と同様に平均値でよいが、外側の位置の場合は近傍計測点の傾きから外挿すればよい。例えば、Ｍｒ１の手前に計測点を追加する場合は、Ｍｒ２とＭｒ１との差をＭｒ１の値から除した値にすればよい。同様にＭｒＮの後ろに計測点を追加する場合は、ＭｒＮとＭｒＮ−１との差をＭｒＮに加算した値にすればよい。
【００５６】
あるいは、超過数が１の場合、調整箇所決定部１３ｂは、図１５（ｂ）に示すように、全計測点を、逐次削除し、削除して得られた仮波形と基準波形Ｗａとの相関を算出して記憶していく。そして、相関が最も高くなった仮波形を形成することができた削除箇所を点数調整用の削除箇所として設定する（ステップＳ４２０）。
【００５７】
ステップＳ４４０以降の動作は、実施の形態１で説明した図１３のステップＳ３４０以降と同様である。これにより、実際に欠損が生じた箇所あるいは過剰に取得してしまった箇所とのずれを最小限に抑えた正確な位置に計測点を追加あるいは削除して計測点数を調整することができる。
【００５８】
なお、削除あるいは追加対象数を過不足数の回数分乗じただけの仮波形データの作成数は、必要となるが、過不足数が２点以上の場合でも、この削除あるいは追加対象の設定方法は有効である。
【００５９】
以上のように、本発明の実施の形態１あるいは２にかかる状態監視装置１によれば、サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される装置（生産設備２）の状態を、１サイクル分の波形データを構成する計測値ごとの上下限判断（または閾値判断）により監視する状態監視装置１であって、時間情報を応答しない計測機器３から、生産設備２の状態を示す計測値を収集する計測値収集部（送受信部１６）と、送受信部１６が収集した計測値を時系列順に並べ、生産設備２の１サイクル分の波形データを生成する波形化処理部１４と、生産設備２が正常なときの１サイクル分の波形データである基準波形Ｗａと、基準波形Ｗａの計測値ごとの上限値Ｔｈｕと下限値Ｔｈｌ（または、いずれかの閾値）、および基準波形Ｗａの計測点数として定めた基準計測点数Ｘと、を含む基準波形データを記憶する基準波形データ記憶部１１と、波形化処理部１４が生成した生波形データＷｒを基準波形データと比較するために調整して出力する波形データ調整部（計測点数調整部１３）と、計測点数調整部１３が出力した波形データＷを基準波形データと比較し、生産設備２に異常があるか否かを判定する異常有無判定部１５と、を備え、計測点数調整部１３は、生波形データＷｒの計測点数Ｎが基準計測点数Ｘに合致しない場合、生波形データＷｒの計測点Ｍｉあるいは計測点間のうち、所定の基準で設定した計測点Ｍｉの削除、あるいは計測点間への計測点の追加により、基準計測点数Ｘと一致するように生波形データＷｒを調整するように構成した。これにより、時間情報を応答しない汎用的な計測機器を用いても、波形バンドＴを用いた状態監視を正確に実行することができる。
【００６０】
また、実施の形態１にかかる状態監視装置１のように、波形データ調整部（計測点数調整部１３）は、生波形データＷｒの計測点数Ｎの基準計測点数Ｘからの過不足数に応じて、生波形データＷｒの計測点数Ｎを均等割りした位置を計測点の削除あるいは追加対象として設定するように構成したので、演算処理の負担を増大させることなく、実際に欠損が生じた箇所あるいは過剰に取得してしまった箇所と、追加あるいは削除対象との間に位置ずれがあった場合でも、その影響を最小限に抑えて、正確な状態監視を実行できる。
【００６１】
あるいは、実施の形態２にかかる状態監視装置１のように、波形データ調整部（計測点数調整部１３）は、生波形データＷｒの全計測点に対し、基準計測点数Ｘからの過不足数分の計測点を逐次削除あるいは追加するごとに生成した仮波形データを基準波形Ｗａと比較し、基準波形Ｗａと最も相関の高い仮波形データを調整済みの波形データＷとして出力するように構成したので、実際に欠損が生じた箇所、あるいは過剰に取得してしまった箇所とのずれを最小限に抑えた正確な位置に計測点を追加あるいは削除して計測点数を調整することができる。
【００６２】
また、装置（生産設備２）が正常なときに収集した複数回分の波形データから基準計測点数Ｘを算出し、算出した基準計測点数Ｘに基づき、波形データ調整部（計測点数調整部１３）が複数回分の波形データ（生波形データＷｒ）を調整した波形データＷを用いて、基準波形データＷａを生成する基準波形データ生成部１０を備えるように構成すれば、実際に欠損が生じた箇所あるいは過剰に取得してしまった箇所とのずれを最小限に抑えた正確な位置に計測点を追加あるいは削除して計測点数を調整することができる。
【００６３】
外部から受信した信号により、装置（生産設備２）がＯＮ状態かＯＦＦ状態であるかを判定する稼働状態判定部（状態監視制御部１２の機能の一部）を有し、計測値収集部（送受信部１６）は、稼働状態判定部の判定結果に基づいて、計測機器３からの計測値の収集の開始または停止を行うようにすれば、人手を介することなく、１サイクル分の波形データを取得し、状態監視が可能となる。
【００６４】
以上のように、本発明の実施の形態１あるいは２にかかる非同期データの調整方法によれば、時間情報を応答しない計測機器３から出力された非同期の計測値を時系列順に並べた波形データを用いて、サイクル毎に一定の動作で稼働することが想定される装置（生産設備２）の状態監視に用いるために波形データを調整する方法であって、計測機器３から、生産設備２の状態を示す計測値を収集する計測値収集ステップ（ステップＳ１２０〜Ｓ１３０）と、計測値収集ステップで収集した計測値を時系列順に並べ、生産設備２の１サイクル分の波形データを生成する波形化ステップ（ステップＳ１４０）と、生産設備２が正常なときの１サイクル分の波形データである基準波形Ｗａと、基準波形Ｗａの計測値ごとの上限値Ｔｈｕと下限値Ｔｈｌ（または、いずれかの閾値）、および基準波形Ｗａの計測点数として定めた基準計測点数Ｘと、を含む基準波形データを記憶する基準波形データ記憶ステップと、波形化ステップで生成した生波形データＷｒを基準波形データＷａと比較するために調整して出力する波形データ調整ステップ（ステップＳ３３０、またはＳ４３０））と、波形データ調整ステップで出力された波形データＷを基準波形データと比較し、生産設備２に異常があるか否かを判定する異常有無判定ステップ（ステップＳ３４０〜Ｓ３６０、またはＳ４４０〜Ｓ４６０）と、を有し、波形データ調整ステップでは、生波形データの計測点数Ｎが基準計測点数Ｘに合致しない場合（ステップＳ３１０、またはＳ４１０）、生波形データＷｒの計測点Ｍｉあるいは計測点間のうち、所定の基準で設定した計測点の削除、あるいは計測点間への計測点の追加により、前記基準計測点数と一致するように前記生波形データを調整する（ステップＳ３２０〜Ｓ３３０、またはＳ４２０〜Ｓ４３０）ように構成したので、汎用的な計測機器から収集した非同期データを容易に状態監視が可能となるように調整することができる。
【００６５】
また、実施の形態１にかかる非同期データの調整方法のように、波形データ調整ステップでは、生波形データＷｒの計測点数Ｎの基準計測点数Ｘからの過不足数に応じて、生波形データＷｒの計測点数を均等割りした位置を計測点の削除あるいは追加対象として設定する（ステップＳ３２０〜Ｓ３３０）ように構成すれば、演算処理の負担を増大させることなく、実際に欠損が生じた箇所あるいは過剰に取得してしまった箇所と、追加あるいは削除対象との間に位置ずれがあった場合でも、その影響を最小限に抑えたデータの調整が行える。
【００６６】
あるいは、実施の形態２にかかる非同期データの調整方法のように、波形データ調整ステップでは、生波形データＷｒの全計測点に対し、基準計測点数Ｘからの過不足数分の計測点を逐次削除あるいは追加するごとに生成した仮波形データを基準波形Ｗａと比較し、基準波形Ｗａと最も相関の高い仮波形データを調整済みの波形データとして出力する（ステップＳ４２０〜Ｓ４３０）ように構成したので、実際に欠損が生じた箇所あるいは過剰に取得してしまった箇所とのずれを最小限に抑えた正確な位置に計測点を追加あるいは削除してデータの調整ができる。
【００６７】
なお、上記各実施の形態において、異常有無を上限値Ｔｈｕと下限値Ｔｈｌの両方で判断する上下限判断の例を示したが、これに限ることはない。少なくとも一方の閾値で判断する閾値判断でも同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１：状態監視装置、  ２：生産設備（装置）、  ３：計測機器、
１０：基準波形データ生成部、  １１：基準波形データ記憶部、  １２：状態監視制御部、  １３：計測点数調整部（波形データ調整部）、  １４：波形化処理部、  １５：異常有無判定部、  １６：送受信部（計測値収集部）、
Ｍｉ：計測値、  Ｎ：計測点数、  Ｔ：波形バンド、  Ｔｈｌ：下限値（閾値）、  Ｔｈｕ：上限値（閾値）、  Ｗ：波形データ、  Ｗａ：基準波形、  Ｗｒ：生波形データ、  Ｘ：基準計測点数。
【図１】
2019207718.tif 000003
【図２】
2019207718.tif 000004
【図３】
2019207718.tif 000005
【図４】
2019207718.tif 000006
【図５】
2019207718.tif 000007
【図６】
2019207718.tif 000008
【図７】
2019207718.tif 000009
【図８】
2019207718.tif 000010
【図９】
2019207718.tif 000011
【図１０】
2019207718.tif 000012
【図１１】
2019207718.tif 000013
【図１２】
2019207718.tif 000014
【図１３】
2019207718.tif 000015
【図１４】
2019207718.tif 000016
【図１５】
2019207718.tif 000017
【国際調査報告】
2019207718.tif 000018
2019207718.tif 000019