(57)【要約】【課題】将来時点での部品の点検保守を仮定し、系統の故障率および点検保守コストを考慮した保守計画の作成が可能な装置および方法を提供する。【解決手段】保守計画作成装置１０は、プラントを構成する系統の保守計画の立案に関して、系統のフォールトツリーの構造情報を最小カット集合の集合として記録するフォールトツリー記録手段１１と、系統を構成する部品の信頼度情報を記録する部品信頼度データ記録手段１２と、フォールトツリーの構造情報を得て最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定する点検保守内容仮定手段１３と、フォールトツリーの構造情報、部品の信頼度情報および仮定された点検保守内容を表す情報に基づいて系統の故障率を計算する系統故障率計算手段１４と、系統故障率計算手段１４が計算した系統の故障率が所定値以下となる点検保守内容を抽出する計画立案手段１５とを具備する。【選択図】  図１
2011043923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントを構成する系統の保守計画の立案に関して、
前記系統のフォールトツリーの構造を表す情報を最小カット集合の集合として記録するフォールトツリー記録手段と、
前記系統を構成する部品の信頼度を表す情報を記録する部品信頼度データ記録手段と、
前記フォールトツリー記録手段から、フォールトツリーの構造を表す情報を得て、最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定する点検保守内容仮定手段と、
前記フォールトツリー記録手段から取得されるフォールトツリーの構造を表す情報、前記部品信頼度データ記録手段から取得される部品の信頼度を表す情報、および、前記点検保守内容仮定手段から取得される仮定された点検保守内容を表す情報に基づいて前記系統の故障率を計算する系統故障率計算手段と、
前記系統故障率計算手段が計算した前記系統の故障率が所定値以下に維持される点検保守内容を抽出する計画立案手段と、を具備することを特徴とする保守計画作成装置。
【請求項２】
前記計画立案手段は、系統の故障率を要求された値以下に維持するための条件を満たす点検保守すべき部品の集合から、保守コストが最小となるものを選択する機能を有することを特徴とする請求項１記載の保守計画作成装置。
【請求項３】
前記計画立案手段は、前記系統を構成する部品の点検保守を行う時期が複数設定された場合に、前記複数設定された点検保守を行う各時期において点検保守すべき部品を決定する機能を有することを特徴とする請求項１又は２記載の保守計画作成装置。
【請求項４】
前記計画立案手段は、前記系統が複数のフォールトツリーが構成される単一の系統である場合、前記フォールトツリー毎に、前記系統の故障率を要求された値以下に維持するために点検保守すべき部品を含む最小カット集合を求める機能を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の保守計画作成装置。
【請求項５】
前記系統が複数のフォールトツリーが構成される単一の系統である場合、前記フォールトツリー毎に求められた前記系統の故障率を要求された値以下に維持するために点検保守すべき部品を含む最小カット集合に基づいて、当該最小カット集合の和集合の組み合わせを求める部品集合生成手段をさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の保守計画作成装置。
【請求項６】
コンピュータにプラントを構成する系統の保守計画を立案させる方法であって、前記コンピュータが、
予め最小カット集合の集合として記録手段に記録された前記系統のフォールトツリーの構造を表す情報を読み出すステップと、
予め記録手段に記録された前記系統を構成する部品の信頼度を表す情報を読み出すステップと、
前記フォールトツリーの構造を表す情報に基づき、最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定するステップと、
読み出された前記フォールトツリーの構造を表す情報および前記部品の信頼度を表す情報と、仮定された部品の点検保守内容を表す情報とに基づいて、仮定された部品の点検保守を実施した場合の前記系統の故障率を計算するステップと、
計算された前記系統の故障率が所定値以下に維持される点検保守内容を抽出するステップと、を具備することを特徴とする保守計画作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントの保全に係り、特に、プラントの将来に亘る部品又は機器の点検保守を仮定し、フォールトツリーを用いて系統の故障率を計算し、適切な保守計画を作成可能な保守計画作成装置および保守計画作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントの保全方式としては、時間計画保全および状態監視保全が知られている。前者の時間計画保全は、予め定めた時間計画に従って点検保守、補修などを行う保全方式であり、後者の状態監視保全は、機器の状態を監視し、その状態に応じて分解点検、補修などを行う保全方式である。例えば、原子力発電プラントでは、従来はより保守的に前者の時間計画保全が行われてきていたが、最近では、より合理的な後者の状態監視保全の導入が検討されている。しかしながら、上述したプラントの保全方式は、プラントを構成する系統の信頼性を反映した技術ではないため、プラントを構成する系統の信頼性を別途考慮する必要がある。
【０００３】
一方、プラント又はプラントを構成する系統の信頼性は、構成部品の信頼性又は故障率から計算できることが知られている。一般に故障率は経験的に図１０に示されるバスタブ曲線に従うことが分かっている。バスタブ曲線では、故障率は初期故障期（第Ｉ期）、偶発故障期（第ＩＩ期）、および磨耗故障期（第ＩＩＩ期）に分けて説明される。
【０００４】
バスタブ曲線の中央部の偶発故障期間においては、単位時間当たりの故障率λは一定と考えられる。これから、部品の信頼度Ｒ（ｔ）は、次の式で与えられる。  
［数１］
Ｒ（ｔ）＝ｅｘｐ（−λｔ）        ……（１）
ここで、ｔは時刻である。式（１）は、部品の信頼度Ｒ（ｔ）が、時間の経過と共に低下することを意味する。特に、通常作動しない待機系については、点検保守後の時間の経過と共に、その系統の信頼度が低下することを意味する。
【０００５】
また、部品の信頼度から系統の故障率を系統的に計算する手段の一つとして、例えば、非特許文献１，２に記載されるフォールトツリーが知られている。プラントについてフォールトツリーを適用した技術は、例えば、特許文献１，２に記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２２０３９１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８２４６５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Vesely, W.E., F. F. Goldberg, N. H. Roberts, and D. F. Haasl, 1981, Fault Tree Handbook, NUREG-0492, U.S. Nuclear Regulatory Commission, January 1981.
【非特許文献２】Stamatelatos, M, W.E. Vesely, et. al. Fault Tree Handbook with Aerospace Applications, NASA 2002.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２に記載される技術は、運用するプラントのリスク管理や故障解析のための一手段としてフォールトツリーを用いているにすぎず、プラントの保守計画を提供するための技術ではなかった。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、将来時点での部品の点検保守を仮定し、フォールトツリーを用いて系統の故障率を計算し、適切な保守計画の作成が可能な保守計画作成装置および保守計画作成方法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】
【００１０】
本発明に係る保守計画作成装置は、上述した課題を解決するため、プラントを構成する系統の保守計画の立案に関して、前記系統のフォールトツリーの構造を表す情報を最小カット集合の集合として記録するフォールトツリー記録手段と、前記系統を構成する部品の信頼度を表す情報を記録する部品信頼度データ記録手段と、前記フォールトツリー記録手段から、フォールトツリーの構造を表す情報を得て、最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定する点検保守内容仮定手段と、前記フォールトツリー記録手段から取得されるフォールトツリーの構造を表す情報、前記部品信頼度データ記録手段から取得される部品の信頼度を表す情報、および、前記点検保守内容仮定手段から取得される仮定された点検保守内容を表す情報に基づいて前記系統の故障率を計算する系統故障率計算手段と、前記系統故障率計算手段が計算した前記系統の故障率が所定値以下に維持される点検保守内容を抽出する計画立案手段と、を具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る保守計画作成方法は、上述した課題を解決するため、コンピュータにプラントを構成する系統の保守計画を立案させる方法であって、前記コンピュータが、予め最小カット集合の集合として記録手段に記録された前記系統のフォールトツリーの構造を表す情報を読み出すステップと、予め記録手段に記録された前記系統を構成する部品の信頼度を表す情報を読み出すステップと、前記フォールトツリーの構造を表す情報に基づき、最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定するステップと、読み出された前記フォールトツリーの構造を表す情報および前記部品の信頼度を表す情報と、仮定された部品の点検保守内容を表す情報とに基づいて、仮定された部品の点検保守を実施した場合の前記系統の故障率を計算するステップと、計算された前記系統の故障率が所定値以下に維持される点検保守内容を抽出するステップと、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、将来時点での部品の点検保守を仮定し、フォールトツリーを用いて系統の故障率を計算することによって適切な保守計画を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る保守計画作成装置の構成を示した概略図。
【図２】本発明の実施形態に係る保守計画作成装置が保守対象とする系統の一例を示した説明図。
【図３】図２に示される系統の部分的なフォールトツリーを示した説明図。
【図４】本発明の実施形態に係る保守計画作成装置が保守対象とする系統を構成する部品の信頼度データの一例であって、図２に示される系統を構成する部品の信頼度データの一例を説明する説明図。
【図５】図２に示される系統の故障率の変化を示す説明図（点検保守が無い場合）。
【図６】図２に示される系統の故障率の変化を示す説明図（ｔ＝３５で第２のリレーを点検保守した場合）。
【図７】図２に示される系統の故障率の変化を示す説明図（ｔ＝３５で圧力スイッチを点検保守した場合）。
【図８】本発明の実施形態に係る保守計画作成装置において参照される部品と保守コストの関係を規定したデータの一例を説明する説明図。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る保守計画作成装置の構成を示した概略図。
【図１０】時間と故障率との関係を表す相関図であり、いわゆるバスタブ曲線を示した説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る保守計画作成装置および保守計画作成方法について添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
保守計画作成装置は、例えば、ハードウェアであるコンピュータ（図を省略）とソフトウェアである保守計画作成処理プログラム（図を省略）とが協働することによって実現される。以下の各実施形態の説明では、保守計画作成処理プログラムを読み出して実行したコンピュータによって保守計画作成装置を構成した場合を例に説明する。
【００１６】
ここで、保守計画作成処理プログラムとは、当該プログラムを実行したコンピュータを保守計画作成装置として機能させるプログラムであり、また、後述する保守計画作成処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムである。保守計画作成処理プログラムは、コンピュータが実行要求を受け付けた際にはいつでも保守計画作成処理プログラムを実行することができる読み出し可能な領域に格納されている。
【００１７】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る保守計画作成装置の一例である第１の保守計画作成装置１０Ａを示した概略図である。
【００１８】
第１の保守計画作成装置１０Ａは、プラントを構成する系統の保守計画の立案に関するものであり、系統のフォールトツリーの構造を表す情報（以下、「フォールトツリー構造情報」と称する。）を最小カット集合の集合として記録するフォールトツリー記録手段１１と、系統を構成する部品の信頼度を表す情報（以下、「部品信頼度情報」と称する。）を記録する部品信頼度データ記録手段１２と、フォールトツリー構造情報に基づいて最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定する点検保守内容仮定手段１３と、フォールトツリー構造情報、部品信頼度情報および点検保守内容仮定手段から取得される仮定された点検保守内容を表す情報に基づいて系統の故障率を計算する系統故障率計算手段１４と、系統故障率計算手段１４が計算した系統の故障率が所定値以下に維持される点検保守内容を抽出する計画立案手段１５とを具備する。
【００１９】
フォールトツリー記録手段１１は、記憶領域を有しており、保守計画の立案を対象とする系統のフォールトツリーを最小カット集合のリストとして記録することができる。そして、点検保守内容仮定手段１３、系統故障率計算手段１４および計画立案手段１５から問い合わせがあると、当該問い合わせのあった系統のフォールトツリーを構成する最小カット集合を返すことができる。ここで、最小カット集合とは、それらの全てが発生した時、フォールトツリーのトップ事象の発生を引き起こす部品故障の最小の組合せである。
【００２０】
部品信頼度データ記録手段１２は、保守計画の立案を対象とする系統を構成する各部品の部品信頼度情報を記録する。部品信頼度情報の具体的な一例としては、部品のリストを有し、当該リストには、過去の履歴から得られた単位時間当りの部品の故障率λおよび当該部品が最後に点検保守された時刻ｔ０が記録される。尚、本発明が対象とする時間スケールは数ヶ月から数年、数十年に及ぶ。また、「時刻」は所定の時間スケールの中で特定の時点を表す意味で使用する。
【００２１】
また、部品信頼度データ記録手段１２は、例えば、部品の名称等の部品の識別情報が与えられると、当該部品について部品リストを検索し、単位時間当りの故障率λ、および最後に点検保守された時刻ｔ０を返す。部品信頼度データ記録手段１２は、系統故障率計算手段１４から問い合わせがあった場合、記録している各部品の単位時間当りの故障率λおよび当該部品が最後に点検保守された時刻ｔ０の信頼度情報を返す。
【００２２】
点検保守内容仮定手段１３は、フォールトツリー構造情報に基づいて最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定する。点検保守内容仮定手段１３は、系統故障率計算手段１４および計画立案手段１５から問い合わせがあった場合、点検又は保守を仮定した内容を返す。
【００２３】
系統故障率計算手段１４は、フォールトツリー記録手段１１からフォールトツリー構造情報、部品信頼度データ記録手段１２から部品信頼度情報、および点検又は保守を仮定した部品の情報を受け取り、保守計画の立案を対象とする系統の現在ｔ１から将来の時刻ｔ２までの系統の故障率の変化を計算する。
【００２４】
計画立案手段１５は、系統故障率計算手段１４が計算した保守計画の立案を対象とする系統が故障している確率（故障率）が所定値以下に維持される点検保守内容を抽出する。現在ｔ１から将来の時刻ｔ２までの期間で計算された系統の故障率と予め設定された所定値とを対比して所定値以下であれば、その点検保守内容を抽出する。
【００２５】
また、計画立案手段１５は、フォールトツリー記録手段１１から取得したフォールトツリーの構造情報に基づくフォールトツリーに含まれる部品および最小カット集合の集合を一時的に記録する機能を有する。
【００２６】
次に、プラントの保守計画の作成（立案）対象として、プラントの一部を構成する系統（例えば、非特許文献１，２に示される系統）を例に挙げ、第１の保守計画作成装置１０Ａが実行する保守計画作成処理手順（以下、「第１の保守計画作成処理手順」と称する。）について説明する。
【００２７】
図２は、プラントの一部を構成する系統の一例として圧力タンク系統２０の構成を示した説明図である。
【００２８】
図２に示される圧力タンク系統２０の各構成は、符号２１が圧力タンク、符号２２がポンプ、符号２３が圧力スイッチ、符号２４，２５，２６が接点、符号２８，２９がリレー、符号３１がモーター、符号３２が押しボタンスイッチ、符号３３がタイマーリレー、符号３４が出口弁である。
【００２９】
ポンプ２２は、図２には示されていない外部のタンクから流体を圧力タンク２１へ補給するポンプであり、圧力タンク２１を加圧するために要する時間は例えば６０秒とする。また、圧力スイッチ２３は、圧力タンク２１が空のときに第１の接点２４を閉じる。圧力タンク２１の圧力が上限値に達した時、第１の接点２４を開き、第２のリレー（図２に示されるリレーＫ２）２９を非励磁として第２の接点２５を開き、ポンプ２２を駆動するモーター３１を停止する。圧力タンク２１には、出口弁３４が設置されている。出口弁３４を開くことで、短時間で圧力タンク２１内の流体を排出できるが、出口弁３４は圧力逃し弁ではない。
【００３０】
押しボタンスイッチ３２は、システムの運転を開始するためのスイッチであり、押しボタンスイッチ３２が押されると、第１のリレー（図２に示されるリレーＫ１）２８が励磁され、第３の接点２６が閉じるので、第１のリレー２８は励磁され続ける。その結果、第２のリレー２９が励磁されモーター３１が作動する。
【００３１】
タイマーリレー３３は、第３の接点２６が閉じた瞬間にスタートし、６０秒後に回路を開く。したがって、圧力スイッチ２３が故障した場合でも、６０秒間で第２のリレー２９は非励磁となり、モーター３１は停止する。
【００３２】
まず、点検保守内容仮定手段１３は、フォールトツリー記録手段１１の記憶領域に予め記録された保守計画の立案を対象とする系統のフォールトツリーを最小カット集合のリストからフォールトツリー構造情報を読み出す。
【００３３】
図３は、図２に示される圧力タンク系統２０のフォールトツリーの一部を示したフォールトツリー４０である。
【００３４】
図３に示されるフォールトツリー４０の一番上のブロック（事象）４１は、トップ事象と呼ばれるもので、避けるべき事象が置かれる。図２に示される圧力タンク系統２０で避けるべき状態（故障）は、圧力タンク２１の破損（破裂）であり、これを回避するために圧力タンク系統２０を構成する各部品を保全するのである。従って、圧力タンク系統２０では、図３に示されるように、「ポンプ２２起動後の圧力タンク２１の破損」がトップ事象４１となる。
【００３５】
尚、図３において、符号４２は論理和（ＯＲ）を示す論理記号、符号４３〜４７は事象を表すブロックである。従って、図３に示されるフォールトツリー４０によれば、トップ事象４１は、事象４３，４４，４５の何れかが発生すると発生する事象であり、事象４３は事象４６又は事象４７が発生すると発生する事象である。
【００３６】
フォールトツリーは、論理式で表現することができ、論理計算によって等価性を保ちながら変形できる。図２に示される圧力タンク系統２０のフォールトツリー４０を、最小カット集合の論理和の形に変形すると、以下の式（２）で表される。  
［数２］
Ｅ１＝Ｔ＋Ｋ２＋（Ｓ・Ｓ１）＋（Ｓ・Ｋ１）＋（Ｓ・Ｒ）        ……（２）
Ｅ１：圧力タンクの破損    Ｔ：圧力タンクの故障    Ｋ２：第２のリレーの故障
Ｓ：圧力スイッチの故障    Ｓ１：押しボタンスイッチの故障
Ｋ１：第１のリレーの故障  Ｒ：タイマーリレーの故障
【００３７】
このような保守計画の立案を対象とする系統のフォールトツリー構造情報を読み出すと、点検保守内容仮定手段１３は、フォールトツリー構造情報に基づいて、読み出した最小カット集合を構成する部品の点検保守を仮定する。具体的には、フォールトツリー記録手段１１からフォールトツリーを最小カット集合の和として得て、最小カット集合を要素とする集合の全ての組合せを生成する。生成された最小カット集合を要素とする集合の全組合せが点検保守として仮定し得る全組合せに相当する。
【００３８】
上述した式（２）の右辺の最小カット集合を例に説明すれば、この場合の最小カット集合は、Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１，およびＳ・Ｒであるから、これらの最小カット集合を要素とする集合とは、Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１，およびＳ・Ｒによる全組合せ、すなわち、以下の通りである。  
｛｛｝，｛Ｔ｝，｛Ｋ２｝，｛Ｓ・Ｓ１｝，｛Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｋ２｝，｛Ｔ，Ｓ・Ｓ１｝，｛Ｔ，Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｔ，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｋ２，Ｓ・Ｓ１｝，｛Ｋ２，Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｋ２，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｓ１｝，｛Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｔ，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｋ２，Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１｝，｛Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝，｛Ｔ，Ｋ２，Ｓ・Ｓ１，Ｓ・Ｋ１，Ｓ・Ｒ｝｝
ここで、記号｛ａ，ｂ｝はａとｂとを要素とする集合を表す。また、｛｝は最小カット集合を何も含まない集合である。尚、最小カット集合は、例えば、配列またはＬｉｓｐ言語のリストを使用する等して記録される。
【００３９】
続いて、系統故障率計算手段１４は、フォールトツリー記録手段１１からフォールトツリー構造情報、部品信頼度データ記録手段１２から部品信頼度情報、および点検保守内容仮定手段１３が点検又は保守を仮定した部品の情報を受け取り、保守計画の立案を対象とする系統の現在ｔ１から将来の時刻ｔ２までの系統の故障率の変化を計算する。
【００４０】
ここで、系統の保守計画の目的を、現在の時刻ｔ１から将来の時刻ｔ２までの時間区間において、フォールトツリーのトップ事象が発生する確率、すなわち、系統の故障率を要求された値以下に維持するために部品の点検保守を実施するものと定め、また、ｔ１＝１０、ｔ２＝５０、要求された値を０．００３と仮定して以下説明する。
【００４１】
図４は、図２のフォールトツリーを構成する部品の信頼度を示す情報、すなわち、部品信頼度情報の一例である。
【００４２】
図４に示されるように、部品信頼度情報は、部品の識別情報である部品の名称、当該部品の単位時間当りの故障率λ、および最後に点検保守された時刻ｔ０を有して構成されている。系統故障率計算手段１４から問い合わせに対して、部品信頼度データ記録手段１２からは、問い合わせのあった部品の単位時間当りの故障率λおよび当該部品が最後に点検保守された時刻ｔ０の信頼度情報を返し、現在ｔ１＝１０から将来の時刻ｔ２＝５０までの系統の故障率の変化を以下の（１）〜（５）の手順で処理して計算する。
【００４３】
（１）フォールトツリー記録手段１１より、フォールトツリーを最小カット集合の和として得る。最小カット集合は、部品の集合であり、式（２）に相当する内容である。
【００４４】
（２）（１）の手順で収集した系統を構成する各部品について、部品信頼度データ記録手段１２より、単位時間当りの故障率λ、および当該部品が最後に点検保守された時刻ｔ０を得る。式（２）を例に説明すれば、式（２）に示される圧力タンク系統２０を構成する部品である圧力タンク２１、第２のリレー２９、圧力スイッチ２３、押しボタンスイッチ３２、第１のリレー２８およびタイマーリレー３３について、それぞれ単位時間当りの故障率λおよび当該部品が最後に点検保守された時刻ｔ０を得る。
【００４５】
（３）各部品が時刻ｔにおいて故障している確率Ｆ（ｔ）を以下の式（３ａ）によって計算する。  
［数３］
Ｆ（ｔ）＝１−Ｒ（ｔ）＝１−ｅｘｐ｛−λ（ｔ−ｔ０）｝          ……（３ａ）
ここで、Ｒ（ｔ）は時刻ｔにおける部品の信頼度である。なお、点検保守が実施された直後では、その部品の機能が確認されているため信頼度は１である。特に、点検保守内容仮定手段１３から与えられる点検保守に関する仮定の下、時刻ｔｍで部品の点検保守が行われる場合、時刻ｔｍ以降は、次式（３ｂ）で計算される。  
［数４］
Ｆ（ｔ）＝１−Ｒ（ｔ）＝１−ｅｘｐ｛−λ（ｔ−ｔｍ）｝          ……（３ｂ）
【００４６】
（４）最小カット集合に属する全ての部品が故障している確率を、各部品が故障している確率から計算する。最小カット集合の定義は、それら全てが発生した時、フォールトツリーのトップ事象を引起す部品故障の最小の組合せである。例えば、部品Ａ，Ｂ，およびＣを有する系統についての最小カット集合に対しては、次式（４）で与えられる。  
［数５］
Ｆ（Ａ・Ｂ・Ｃ）＝Ｆ（Ａ）×Ｆ（Ｂ）×Ｆ（Ｃ）          ……（４）
但し、部品Ａ，Ｂ，およびＣの故障には相関が無いものとする。
【００４７】
例えば、上述した式（２）に現れる最小カット集合Ｓ・Ｓ１の故障率は、以下のように計算される。  
［数６］
Ｆ（Ｓ・Ｓ１）＝Ｆ（Ｓ）×Ｆ（Ｓ１）
＝  ［１−ｅｘｐ｛−１０−２（ｔ−１０）｝］×
［１−ｅｘｐ｛−３×１０−２（ｔ−０）｝］
……（５）
【００４８】
（５）系統が故障している確率（トップ事象が発生する確率）を、最小カット集合である上記式（４）の結果を用いて計算する。例えば、上記式（２）に対しては、次式（６）で計算される。  
［数７］
Ｆ（Ｅ１）＝Ｆ（Ｔ）＋Ｆ（Ｋ２）＋Ｆ（Ｓ・Ｓ１）＋Ｆ（Ｓ・Ｋ１）＋
Ｆ（Ｓ・Ｒ）                                        ……（６）
【００４９】
図５は、図４に示される故障率を前提にして、点検保守が無い場合における系統の故障率を示す説明図である。
【００５０】
系統故障率計算手段１４は、図５に示されるように、ｔが現在のｔ１から将来のｔ２まで、すなわち、ｔ＝１０から５０までのＦ（Ｔ），Ｆ（Ｋ２），Ｆ（Ｓ・Ｓ１），Ｆ（Ｓ・Ｋ１），Ｆ（Ｓ・Ｒ），Ｆ（Ｅ１）について計算する。計算が済むと、計画立案手段１５が計算された系統の故障率が所定値以下に維持される点検保守の内容を抽出して、保守計画を立案する。
【００５１】
計画立案手段１５では、現在の時刻ｔ１から将来の時刻ｔ２まで、系統が故障している確率を、定められた値以下に維持するための点検保守の内容を抽出する。例えば、上述した例（現在の時刻ｔ１＝１０から将来の時刻ｔ２＝５０まで、系統が故障している確率を要求値０．００３以下に維持するための保守計画を立案する例）では、以下の（１）〜（３）の手順で抽出される。
【００５２】
（１）保守点検内容仮定手段１３から仮定した保守点検内容として、抽出された最小カット集合を要素とする集合の情報を順次受け取る一方、系統故障率計算手段１４で計算された当該最小カット集合を要素とする集合に対して、最小カット集合に含まれる部品の点検保守をした場合の現時点ｔ１から将来の時刻ｔ２までの期間における系統の故障率の変化を計算する。ここで、点検保守を予定する時刻ｔｍは条件として設定される。
【００５３】
尚、点検保守が予定されている時刻が例えば二つ等の複数の時刻が設定されている場合には、例えばｔｍ１，ｔｍ２とそれぞれ設定することができる。また、点検保守を予定する時刻が、例えばｔｍ１，ｔｍ２と設定される場合にはｔｍ１に対して最小カット集合夫々を適用し、その夫々に対してｔｍ２に対して最小カット集合夫々を適用する。すなわち、最小カット集合の数がＮならＮ×Ｎの組合せに関して計算する。
【００５４】
（２）時刻ｔ２における故障率が、要求値０．００３以下の条件を満たす最小カット集合を見つける。
【００５５】
図６は、図５に示される点検保守が無い場合における系統の故障率に対して、点検保守を予定する時刻ｔｍ＝３５において第２のリレー（図２に示されるリレーＫ２）２９を点検保守するとした仮定の下でのｔ＝１０から５０までのＦ（Ｔ），Ｆ（Ｋ２），Ｆ（Ｓ・Ｓ１），Ｆ（Ｓ・Ｋ１），Ｆ（Ｓ・Ｒ），Ｆ（Ｅ１）に対して計算した結果を示す説明図であり、図７は、点検保守を予定する時刻ｔｍ＝３５において圧力スイッチ２３を点検保守するとした仮定の下でのｔ＝１０から５０までのＦ（Ｔ），Ｆ（Ｋ２），Ｆ（Ｓ・Ｓ１），Ｆ（Ｓ・Ｋ１），Ｆ（Ｓ・Ｒ），Ｆ（Ｅ１）に対して計算した結果を示す説明図である。
【００５６】
上記（１）の手順において、系統故障率計算手段１４が、図５に示される故障率（点検保守なし）から図６および図７等に示される点検保守実施後の系統の故障率の変化を計算しているので、計画立案手段１５は、各組合せに対して時刻ｔ２＝５０の故障率と要求値０．００３とを対比し、その組合せが条件を満たすか否かを判定する。例えば、図７に示される圧力スイッチ２３を点検保守する例では、時刻ｔ２＝５０までの期間内において要求された故障率０．００３を満足しているため、保守計画の条件を満たすものと判断される。尚、保守計画の条件を満たす最小カット集合は複数存在する場合がある。
【００５７】
（３）条件を満たす最小カット集合から、保守コストが最低となるものを選択する。保守コストが最低となる最小カット集合の抽出は、選択し得る最小カット集合の保守コストをそれぞれ比較することで行うことができる。
【００５８】
図８は、第１の保守計画作成装置１０Ａにおいて参照される部品と保守コストの関係を規定したデータの一例であるテーブルを説明する説明図である。
【００５９】
例えば、図８に示されるように、保守する部品と保守コストとの関係をテーブルに規定することができる。このテーブルを計画立案手段１５が参照することで、計画立案手段１５は、選択し得る最小カット集合のうち、保守コストが最小となる最小カット集合を抽出することができる。
【００６０】
上述したように、第１の保守計画作成装置１０Ａおよび第１の保守計画作成装置１０Ａを用いた保守計画作成方法によれば、系統の故障率又は系統の定量的な信頼度に基づく保守計画を立案することができる。従って、プラントの機器の状態を監視し、その状態に応じて分解点検、補修などを行うプラントの状態監視保全を導入し実施することができる。
【００６１】
尚、図８に示されるテーブルは、他のテーブルに包含されていても良い。例えば、図４に示される部品の信頼度データのテーブルに保守コストの情報を持たせても構わない。また、点検保守のコストの評価手法は、必要に応じて適宜公知の手法を採用することもでき、当該手法を採用するのに必要な機能を付加しても構わない。
【００６２】
さらに、図８に示されるテーブルに部品発注の方法等を示す他の情報を関連付けても良い。例えば、部品を一個発注する場合と複数個発注する場合とで点検保守のコストが異なる場合があるが、これらの発注態様と部品とコストとを対応付ければ、発注態様に応じたコストで保守コストを評価することが可能となる。
【００６３】
［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態に係る保守計画作成装置の一例である第２の保守計画作成装置１０Ｂを示した概略図である。
【００６４】
第２の保守計画作成装置１０Ｂは、保守計画作成対象となる一の系統のトップ事象が複数存在する場合、すなわち、複数のフォールトツリーが構成される場合に対応できるように構成された装置であり、図９に示されるように、第２の保守計画作成装置１０Ｂは、図１に示される第１の保守計画作成装置１０Ａに対して、部品集合生成手段６１をさらに具備する点で相違する。しかしながら、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、部品集合生成手段６１を中心に説明し、第１の保守計画作成装置１０Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図９に示される第２の保守計画作成装置１０Ｂは、第１の保守計画作成装置１０Ａに具備されるフォールトツリー記録手段１１、部品信頼度データ記録手段１２、点検保守内容仮定手段１３、系統故障率計算手段１４および計画立案手段１５に加えて、複数のフォールトツリーに対してフォールトツリー毎に求められた系統の故障率を所定値以下に維持するために点検保守すべき部品を含む最小カット集合に基づいて、当該最小カット集合の和集合の組み合わせを求める部品集合生成手段６１をさらに具備する。
【００６６】
第２の保守計画作成装置１０Ｂでは、複数のフォールトツリーが構成される場合に対応できるようにする観点から、第２の保守計画作成装置１０Ｂの点検保守内容仮定手段１３がフォールトツリー毎に時刻ｔｍに点検保守すべき部品を含む最小カット集合を選択するように構成される。
【００６７】
例えば、部品Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，およびＥからなる系統に対して、二つのフォールトツリーが作成され、それぞれ最小カット集合によって以下の式（７）および式（８）に示されるように表されるものとする。  
第１のフォールトツリー
［数８］
Ｔ１＝Ａ＋Ｂ＋（Ｃ・Ｄ）＋（Ｃ・Ｅ）        ……（７）
第２のフォールトツリー
［数９］
Ｔ２＝（Ａ・Ｃ）＋（Ａ・Ｄ）＋Ｅ            ……（８）
点検保守内容仮定手段１３は、上記式（７）で表される第１のフォールトツリーに対して、点検保守を実施すべき部品を含む最小カット集合として、例えば｛Ａ，Ｃ・Ｄ，Ｃ・Ｅ｝を、同様に上記式（８）で表される第２のフォールトツリーに対しては、例えば、｛Ａ・Ｃ，Ｅ｝を選択する。
【００６８】
部品集合生成手段６１は、保守計画作成対象となる系統が複数のフォールトツリーが構成される単一の系統である場合、フォールトツリー毎に求められた系統の故障率を所定値以下に維持するために点検保守すべき部品を含む最小カット集合に基づいて、当該最小カット集合の和集合の組み合わせを求めて点検保守すべき部品を決定するように構成される。
【００６９】
部品集合生成手段６１は、例えば、上記式（７）で表される第１のフォールトツリーと上記式（８）で表される第２のフォールトツリーとの二つのフォールトツリーから得られた、点検保守を実施すべき部品を含む最小カット集合の和集合の組合せを生成する。
【００７０】
点検保守内容仮定手段１３が第１のフォールトツリーについて点検保守を実施すべき部品を含む最小カット集合｛Ａ，Ｃ・Ｄ，Ｃ・Ｅ｝を、第２のフォールトツリーについて点検保守を実施すべき部品を含む最小カット集合｛Ａ・Ｃ，Ｅ｝を選択した例では、選択した最小カット集合｛Ａ，Ｃ・Ｄ，Ｃ・Ｅ｝と｛Ａ・Ｃ，Ｅ｝との組合せから、以下の和集合の組合せを生成する。  
［数１０］
｛Ａ，Ａ・Ｃ｝＝＞｛Ａ，Ｃ｝
｛Ａ，Ｅ｝＝＞｛Ａ，Ｅ｝
｛Ｃ・Ｄ，Ａ・Ｃ｝＝＞｛Ａ，Ｃ，Ｄ｝
｛Ｃ・Ｄ，Ｅ｝＝＞｛Ｃ，Ｄ，Ｅ｝
｛Ｃ・Ｅ，Ａ・Ｃ｝＝＞｛Ａ，Ｃ，Ｅ｝
｛Ｃ・Ｅ，Ｅ｝＝＞｛Ｃ，Ｅ｝
【００７１】
部品集合生成手段６１は、生成した最小カット集合の和集合を求めると、これを点検保守内容仮定手段１３へ返す。点検保守内容仮定手段１３は、受け取った最小カット集合の和集合から最終的に点検保守を仮定し得る全組合せを抽出する。
【００７２】
続いて、第２の保守計画作成装置１０Ｂが実行する保守計画作成処理手順（以下、「第２の保守計画作成処理手順」と称する。）について説明する。
【００７３】
第２の保守計画作成処理手順は、上述した第１の保守計画作成処理手順に対して、部品集合生成手段６１が複数のフォールトツリーに対してフォールトツリー毎に求められた系統の故障率を所定値以下に維持するために点検保守すべき部品を含む最小カット集合に基づいて、当該最小カット集合の和集合の組み合わせを求めるステップをさらに備える点と、当該ステップにより得られた最小カット集合の和集合の組み合わせに基づいて点検保守内容仮定手段１３が点検保守を仮定し得る部品の組合せを決定する点で相違するが、その他のステップについては第１の保守計画作成処理手順と実質的に相違しない。
【００７４】
すなわち、第２の保守計画作成処理手順では、まず、点検保守内容仮定手段１３が保守計画の立案を対象とする系統のフォールトツリー構造情報を読み出し、保守計画の立案を対象とする系統が複数のフォールトツリーを持つ系統を持つ場合には、各フォールトツリーに対して最小カット集合を順次選択し、選択した情報を部品集合生成手段６１へ送る。
【００７５】
続いて、部品集合生成手段６１は、選択された最小カット集合の和集合の組み合わせを求め、求めた結果を点検保守内容仮定手段１３へ返す。これを繰り返し最終的に保守として仮定し得る全組合せを抽出する。その後の処理ステップについては、第１の保守計画作成処理手順と同様である。
【００７６】
上述したように、第２の保守計画作成装置１０Ｂおよび第２の保守計画作成装置１０Ｂを用いた保守計画作成方法によれば、複数のフォールトツリーを持つ系統に対しても、系統の故障率に基づく保守計画を立案することができる。従って、複数のフォールトツリーを持つ系統に対しても、プラントの機器の状態を監視し、その状態に応じて分解点検、補修などを行うプラントの状態監視保全を導入し実施することができる。
【００７７】
以上、本発明に係る保守計画作成装置および保守計画作成方法によれば、単一のフォールトツリーを持つ系統のみならず、複数のフォールトツリーを持つ系統に対しても、系統の故障率又は系統の定量的な信頼度に基づく保守計画を立案することができる。従って、プラントの機器の状態を監視し、その状態に応じて分解点検、補修などを行うプラントの状態監視保全を導入し実施することができる。
【００７８】
尚、本発明は上述した各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化しても良い。例えば、本発明に係る保守計画作成装置の説明では、コンピュータと保守計画作成処理プログラムとが協働することによって各手段が具現化された保守計画作成装置の例を説明したが、必ずしも、全手段がコンピュータと保守計画作成処理プログラムとが協働することによって具現化されていなくても良い。
【００７９】
例えば、フォールトツリー記録手段１１および部品信頼度データ記録手段１２は、永続的な記録装置内のファイルを管理する手段として実現できれば、どの様な構成を採っていても良く、フォールトツリー記録手段１１および部品信頼度データ記録手段１２のデータ記憶領域は、コンピュータが読み取り可能なコンピュータ外部のデータ記憶が可能な装置又は磁気ディスク、光ディスクおよびフラッシュメモリーを含む各種記憶媒体に設けられていても良い。また、系統故障率計算手段１４は、専用の論理回路によって構成されても良い。
【００８０】
さらに、上述した実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除したり、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせたりすることによって、各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせた種々の発明を形成しても良い。
【符号の説明】
【００８１】
１０Ａ，１０Ｂ  保守計画作成装置
１１  フォールトツリー記録手段
１２  部品信頼度データ記録手段
１３  点検保守内容仮定手段
１４  系統故障率計算手段
１５  計画立案手段
２０  圧力タンク系統
２１  圧力タンク
２２  ポンプ
２３  圧力スイッチ
２４  第１の接点
２５  第２の接点
２６  第３の接点
２８  第１のリレー
２９  第２のリレー
３１  モーター
３２  押しボタンスイッチ
３３  タイマーリレー
３４  出口弁
４０  フォールトツリー
４１  トップ事象
４２  論理和（ＯＲ）記号
４３  事象
４４  事象
４５  事象
４６  事象
４７  事象
６１  部品集合生成手段
【図１】
2011043923.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011043923.tif 000008
【図７】
2011043923.tif 000009
【図８】
2011043923.tif 000010
【図９】
2011043923.tif 000011
【図１０】
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