(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械稼働中に荷重に晒される機械部品の消費寿命の指標である機械状態を処理手段により決定する方法であって、前記方法は、
前記処理手段が、選択された時点で計測された機械稼働より得られる荷重データセットを前記機械の異なる荷重データセットに対応する既定の機械状態を含む第一のデータベースから受信する工程と、
前記処理手段が、前記第一のデータベースから受信した、荷重データセットに最も近い前記既定の機械状態を一つ選択する工程と、
を含み、
前記第一のデータベース中の各々の機械状態が独自の識別子を含み、さらに、前記方法は、
前記処理手段が、前記荷重データセットに最も近い機械状態の識別子と、機械が稼働しているときの時間を同定する情報を含む出力を提供する工程と、
前記処理手段が、前記第一のデータベース中の前記既定の機械状態にそれぞれ対応する、あらかじめ計算された機械状態値セットを含む第二のデータベースから、前記出力中の前記機械状態の識別子に対応する機械状態値セットを取り出す工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記荷重データセットが、機械稼働中の選択された時点で測定された、複数の時間依存性能パラメータ値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第一のデータベースが、各々の機械状態に対応する定常状態条件をさらに含み、各々の定常状態条件が前記荷重データセットで表される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記受信した荷重データセットに最も近い前記既定の機械状態を一つ選択する工程が、
前記荷重データセットのサブセットをそれと対応する定常状態条件値とマッチングさせ、前記第一のデータベースから機械状態を選択する工程と、
前記荷重データセットのサブセットの少なくとも一つのパラメータ値の公差範囲に基づいて、選択済み定常状態条件と複数の周辺の定常状態条件を含む、定常状態条件のサブセットを規定する工程と、
前記荷重データのサブセットの各々のパラメータ値と、それに対応する各々の前記定常状態条件のサブセットのパラメータ値の相対差を計算する工程と、
各々の定常状態条件に対して前記相対差を加算する工程と、
最小の相対差を有する定常状態条件を選択する工程と、
を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記選択された時点が、規定の選択基準に基づいて選択される、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記規定の選択基準が、一定の時間間隔で複数の荷重データセットを選択する選択頻度である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記あらかじめ計算された機械状態値が、以前に測定された荷重データに基づく機械状態値と、補間された荷重データに基づく機械状態値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
二つ以上の定常状態条件が同じ相対差を持つ場合、測定荷重データに対応する定常状態条件が、補間された荷重データに対応する定常状態条件に対して優先的に選択される、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
荷重データセットを受信する工程が、前記荷重データが規定範囲内であるかを検証する工程を含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記荷重データが、前記機械中の部品の機械的寿命に影響を与える性能パラメータの測定値を含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記性能パラメータが、振動、応力かつ／または歪みを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記性能パラメータが、エンジン回転数および／または周囲温度を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記機械状態が、エンジン圧力、温度、質量流量および／またはトルク値を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記機械が、航空機エンジンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記荷重データが、航空機高度と航空機速度を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記荷重データが、航空機の飛行任務で記録された荷重を含む、請求項１乃至１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
機械部品の消費寿命を処理手段により予測する方法であって、前記方法は、
前記処理手段が、請求項１乃至１６のいずれかに記載の機械状態を決定する工程と、
前記処理手段が、前記決定済み機械状態に基づいて、前記機械部品の消費寿命を予測する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
機械部品の消費寿命を処理手段により予測する工程は、
前記処理手段が、前記決定済み機械状態に基づいて、前記部品の重要領域で、応力、歪み及び温度の少なくとも一つを計算する工程と、
前記処理手段が、前記計算された応力、歪み及び温度の少なくとも一つに基づいた前記荷重データで、前記部品の消費寿命を予測する工程と、
をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
機械稼働中に荷重に晒される機械部品の消費寿命の指標である機械状態を決定するシステムであって、
前記機械の異なる荷重データセットに対応する既定の機械状態を含む第一のデータベースを含み、
選択された時点で計測された機械稼働で得られる荷重データセットを前記第一のデータベースから受信するように構成され、前記第一のデータベースから受信した、荷重データセットに最も近い前記既定の機械状態の一つを選択する手段を含み、
前記第一のデータベース中の各々の機械状態が独自の識別子を含み、さらに、前記システムが、
前記荷重データセットに最も近い機械状態の識別子と、機械が稼働しているときの時間を同定する情報を含む出力を提供する手段、
を含み、
前記システムが、前記第一のデータベース中の前記既定の機械状態のそれぞれ対応するあらかじめ計算された機械状態値セットを含む第二のデータベースをさらに含み、
前記第二のデータベースから、選択済みの機械状態の識別子に応じた機械状態値セットを取得するように構成されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
機械稼働中に荷重に晒される機械部品の消費寿命の指標である機械状態を処理装置に決定させる方法としてのコンピュータプログラムが保存された、コンピュータ可読媒体を含む、コンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラムは、
前記処理装置が、前記機械稼働によって得られる荷重データセットを選択された時点で取得するコードと、
前記処理装置が、前記機械の異なる荷重データセットに対応する既定の機械状態を含む第一のデータベースから受信した、荷重データセットに最も近い前記の既定の機械状態を一つ選択するコードと、を含み、
前記第一のデータベース中の各々の機械状態が独自の識別子を含み、さらに、前記コンピュータプログラムは、
前記処理装置が、前記荷重データセットに最も近い機械状態の識別子と、機械が稼働しているときの時間を同定する情報を含む出力を提供するコード、
前記処理装置が、前記第一のデータベース中の前記の規定された機械状態にそれぞれ対応するあらかじめ計算された機械状態値のセットを含む第二のデータベースから、選択済み機械状態の識別子に対応する機械状態値のセットを取得するコード、
を含むことを特徴とするコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受信した機械の荷重データセットを基に機械状態を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、機械とりわけ可動部品を有する機械において、その個別部品の寿命消費予測を向上させる方法及びシステムを開発することに高い関心が寄せられている。この方法の精度が向上すると、適用される安全基準が緩和され、不要な部品交換を避けられる。機団全体（軍用航空部隊など）に応用された場合には、稼働寿命を向上しながら経費を大きく節約できる。さらに、従来の方法では楽観的すぎる不測の事態でも、改良された方法により部品の故障を防ぐことができ、稼働中での不慮の停止、さらに重要なことに、事故の発生を防ぐことができる。
【０００３】
寿命消費予測を向上させることが有益な興味深い応用例として、航空機、ガス／蒸気タービン、トラック、ローダ、原子力プラント及び風力タービンが挙げられる。
【０００４】
従来の機械部品の寿命消費の予測方法は、使用／実行時間や距離のうちの１つまたはその組合せを測定するか、或は既定の荷重セッションや従来の荷重セッションのサイクル数を数える。荷重セッションとは機械が稼働状態にある時間であり、例えば、航空機の荷重セッションは、既定のロータ速度変動のＡ地点からＢ地点までの飛行として定義できる。
【０００５】
航空機分野でのエンジンの寿命消費は、しばしば、特定のエンジン部品の使用頻度に注目し、「単純化された」サイクルを数えることで決定される。これより具体的で、少なくともある意味においてより信頼性の高い方法も利用され、例として、特定のエンジン部品などのＥＬＣＦ（等価低サイクル疲労）サイクル数を決定することが挙げられる。このＥＬＣＦサイクルは、例えば、荷重セッション中に記録された航空機ジェットエンジンの高圧ロータ速度に基づいて計算できる。このサイクルは、高圧ロータ速度がある選ばれた既定のロータ速度を超える回数により決定できる。さらに、ＥＬＣＦサイクルを計算する場合、サイクルのスケールファクタは既定の荷重セッションに基づいて決定される。しかし、ＥＬＣＦサイクルの主要な欠点は、特定の部品が経験する実際の荷重セッションがスケールファクタが基礎としている既定の荷重セッションと大きく異なる場合、寿命消費の予測にエラーが生じることである。
【０００６】
コスト効率と信頼性への要求が高まるに連れ、寿命消費を予測するより優れたモデルを見つけることへの関心も高くなっている。このことは、従来の方法が全ての重要な荷重サイクルを考慮に入れていないことから、特に顕在化している。例えば、ＥＬＣＦサイクルを数える方法では、エンジン全体でただ一つのエンジンパラメータを考慮に入れるが、エンジンや機械中の重要部品の寿命消費は、各々の部品の寿命消費にとってどの荷重が最も重要であるかによって変化しうる。
【０００７】
エンジンなどの寿命消費をさらに精度よく決定するためには、エンジン中の適切な部品の寿命消費を決定する必要がある。特定部品の寿命消費を決定するためには、エンジンの別個な部品の状態に関するより詳細な知識が必要とされる。例えば、エンジンの適切な位置での温度、フロー及びトルクを測定することは困難で、しばしば不可能でもあるため、このようなパラメータは他のパラメータの測定に基づき計算される必要がある。
【０００８】
この手法の欠点は、エンジンの異なる位置でのこのようなパラメータの計算は複雑で時間がかかることであり、それによってエンジンの寿命消費を決定するより精度の高い方法の利便性が損なわれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の観点から、本発明の一般的な目的は、機械の測定性能パラメータに基づき、機械状態パラメータを決定するための改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第一の態様によると、機械稼働中に荷重に晒される機械部品の寿命消費の指標である機械状態を決定する方法が提供され、前記方法は、機械稼働の結果得られる荷重データセットを選択された時点で受信する工程と、機械の異なる荷重データセットと対応する既定の機械状態を含む第一のデータベースから、受信荷重データセットを最も代表する既定の機械状態を一つ選択する工程とを含む。
【００１１】
本文脈において、荷重データは、稼働中の機械にある、またはそれに関連したセンサより受信されるデータと理解されたい。
【００１２】
機械状態は、機械の稼働中に機械部品の寿命消費に影響を与えるパラメータセットを表す。
【００１３】
データベースは、ファイルやレジストリなどの系統立てでデータを保存するのに適した任意のデータ構造を意味することに留意されたい。
【００１４】
本発明は、測定パラメータに基づき計算されるべき機械状態パラメータをより効率良く決定するために、大量の荷重データセットに対して予め算出された解を含むデータベースが利用できるという認識に基づく。このことで、機械の稼働セッションの各々の荷重データセットを計算する代わりに、機械状態の結果は、各々の既定の荷重データセットが何らかの機械状態と対応するデータベースを使い、測定された荷重データを、それと対応するデータベース中の既定の荷重データセットとマッチングさせることで得られる。このようなマッチング手順は、各々の得られた荷重データセットを個々に計算するより一般的に時間効率が高い。さらに有利な点として、荷重データの計算が非収束解になることを避けることができる。
【００１５】
本発明の一実施態様において、荷重データセットは、機械稼働中の選ばれた時点で計測された複数の時間依存性能パラメータの値を含んでよい。
【００１６】
本発明の一実施態様において、第一のデータベースの機械状態はそれぞれにユニークな識別子を含んでもよく、前記方法は、荷重データセットを最も代表する機械状態の識別子と、機械セッションを同定する情報を含む出力を提供する工程をさらに含んでよい。
【００１７】
さらに、前記第一のデータベースは、各々の機械状態に対応する定常状態条件をさらに含んでもよく、各々の定常状態条件は、荷重データセット性能パラメータ値で表される。本発明の説明の範囲内において、定常状態条件は既定の機械状態を意味し、荷重データの特定値により規定される特定の時点での機械の状態として定義される。
【００１８】
本発明の一実施態様において、前記方法は、前記第一のデータベースの各々の既定の機械状態に対応する、あらかじめ計算された機械状態値セットを含む第二のデータベースから、前記出力中の前記機械状態識別子に対応する、機械状態パラメータ値セットを取り出す工程をさらに含んでもよい。
【００１９】
測定された性能パラメータが機密事項である場合には、機械稼働荷重データを機密解除処理にかけて、測定性能パラメータを開示することなく機械状態がさらなる計算に利用できることが望ましい。例えば、機械が航空機エンジンであり、機械セッションが飛行任務である場合、航空機速度や高度などの任務に特異的なパラメータを明らかとすることなく、第三者が寿命消費を計算するために機械状態情報を処理できることが望ましい。
【００２０】
セッションデータの機密解除または匿名化は二つの分離されたデータベースを利用することで達成でき、第一のデータベースは、既定の測定値セット、既定の機械状態に対応する定常状態条件、及び機械状態の識別子を含み、第二のデータベースは、定常状態条件識別子によって同定される機械状態の実際に計算されたパラメータ値を含む。こうして、第一のデータベースを機密事項とし、第二のデータベースは非機密事項となるため、リリースされ外部の組織が利用できるようになる。
【００２１】
しかしながら、性能パラメータをその結果得られる既定の機械状態と選別する必要がない場合には、上述した第一と第二のデータベースの内容は一つのデータベースとして提供されてよい。
【００２２】
本発明の一実施態様において、前記の受信荷重データセットを最も代表する既定の機械状態を一つ選択する工程は、荷重データのサブセットをそれに対応する定常状態条件性能パラメータ値とマッチングさせることで、第一のデータベースから機械状態を選択する工程と、前記荷重データのサブセットの少なくとも一つのパラメータ値の公差範囲に基づいて、選択済み定常状態条件と複数の近辺の定常状態条件からなる定常状態条件のサブセットを規定する工程と、荷重データのサブセットの各々のパラメータ値と、それに対応する各々の前記の定常状態条件のサブセットのパラメータ値の相対差を計算する工程、各々の定常状態条件について相対差を加算する工程、及び最小の相対差を有する定常状態条件を選択する工程からなる。
【００２３】
各々の機械状態を、受信荷重データセットに最も類似した定常状態条件にマッチングさせることが望ましいため、上記の手順は、最も近似した定常状態条件に到達する目的で使用されて有利である。しかし、特定の荷重データセットに最も近似した定常状態条件に到達する目的で、別の選択手順も使用されてよい。
【００２４】
本発明の一実施態様において、選択時点は、既定の選定基準に基づいて選択されてよいが、一定の時間間隔で複数の荷重データを選択するための選択頻度であることが有利である。比較的高い頻度で継続的に測定パラメータを獲得してもよいが、測定データを選別する選択頻度を使用することが、過剰なデータを避けるために望ましい。例えば、選択頻度は、測定データの過渡変化の速度により決定されてよい。しかし、選択は、測定パラメータの過渡挙動に基づいても実施でき、パラメータが時間的に比較的一定である場合に比べ速い過渡挙動が観察される期間には、より多くの時点が選択される。また、時点は、機械部品の寿命消費を決定するのに望ましい所で、任意に決められた既定の実例または間隔により選択されてよい。
【００２５】
本発明の一実施態様において、あらかじめ計算された機械状態値には、以前に測定された荷重データに基づく機械状態値と、補間された荷重データに基づく機械状態値が含まれてよい。第二のデータベースは、以前に測定またはシミュレートされた荷重データから計算された機械状態パラメータを含むことが好ましい。しかし、測定パラメータ数がすでにそれなりの数に達している場合、荷重データの可能な組み合わせ数は急速に膨大なものとなる。従って、可能な荷重データセット全てで、対応する定常状態と機械状態パラメータ値の結果を必ずあらかじめ計算できるわけではなく、そのような場合には、測定データは利用できない。その代わりに、データベースが、計算された機械状態値の結果を使い補間された定常状態で穴埋めされることが有利である。このようにして、望ましい解像度を持つ定常状態条件からなるデータベースが構成される。
【００２６】
本発明の一実施態様において、二つ以上の定常状態条件が同じ相対差を持つ場合、測定荷重データと対応する定常状態条件が、補間された荷重データと対応する定常状態条件より優先的に選択される。上記のように、機械状態パラメータ値は、計算または補間された結果である。所与の機械状態と比べて、二つの定常状態が既定の範囲内で同じ差を持つ場合、計算された機械状態値に対応する定常状態条件を選択することが、より精度が高いと考えられ有利である。
【００２７】
本発明の一実施態様によれば、荷重データセットを受信する工程は、荷重データが既定の範囲内であることを検証する工程を含むことが有利である。測定データは、センサの故障または他のエラーなどにより公差範囲外の可能性がある。この場合、測定荷重データを既定の公差範囲と比較して達成できる初期の段階で機械状態を決定する手順を中止することが望ましい。
【００２８】
本発明の一実施態様において、荷重データは、前記機械部品の機械的寿命に影響を及ぼす性能パラメータの測定値を含んでよい。機械部品の機械的損耗に影響を及ぼす機械の性能パラメータを測定することで、決定された機械状態の結果を機械の特定部品の寿命消費を決定するために利用できる。
【００２９】
さらに、性能パラメータは、機械の異なる位置で測定される振動、応力かつ／または歪みを含んでよい。振動と応力／歪みは、加速度計や歪みゲージなどの従来のセンサにより容易に測定できる。また、振動と応力／歪みは、静的構成要素及びエンジン部品などの動的要素の両方で測定できる。
【００３０】
さらに、性能パラメータは、エンジンｒｐｍかつ／または周囲温度を含んでよい。エンジンｒｐｍと周囲温度、またはエンジンの選ばれた部位での温度などのパラメータは、従来の測定方法で容易に得ることができる。
【００３１】
本発明の一実施態様において、機械状態値は、有利には、エンジン圧力、温度、質量流量かつ／またはトルクを含む。前述の測定された性能パラメータとは対照的に、エンジンの特定部位におけるエンジン圧力や質量流量などの機械状態パラメータは、しばしば測定不能である。従って、そのようなパラメータは測定可能なパラメータに基づいて決定できることが望ましい。
【００３２】
本発明の一実施態様によれば、機械が航空機エンジンで、荷重データは航空機高度と航空機速度を含んでよい。
【００３３】
本発明のさらなる実施態様において、荷重データは航空機の飛行任務で記録された荷重を含んでよい。
【００３４】
本発明の第二の態様において、機械部品の寿命消費を予測する方法が提供され、前記方法は、前述のどれか一つの態様に従い機械状態を決定する工程と、決定された機械状態に基づき、機械部品の寿命消費を予測する工程を含む。部品の寿命消費を予測する工程は、さらに、決定された機械状態に基づいて部品の重要領域での応力、歪み及び温度の少なくとも一つを計算する工程と、計算された応力、歪み及び温度の少なくとも一つに基づく荷重データにおいて部品の寿命消費を予測する工程を含んでよい。
【００３５】
本発明の第三の態様において、機械稼働中に荷重に晒される機械部品の寿命消費の指標である機械状態を決定するシステムが提供され、前記システムは、機械の異なる荷重データセットに対応する既定の機械状態を含む第一のデータベースを含み、ここで、このシステムは機械の稼働により得られる荷重データセットを選ばれた時点で受信するように構成されており、さらに前記システムは、受信された荷重データセットを最も代表する既定の機械状態を一つ選択する工程を含む。
【００３６】
前記システムは、さらに、第一のデータベースにある各々の既定の機械状態に対応するあらかじめ計算された機械状態値セットを含む第二のデータベースを含み、このシステムは、選択された機械状態に応じた機械状態値セットを第二のデータベースから取得するように構成されている。
【００３７】
本発明の第二と第三の態様の効果と特徴は、本発明の第一の態様に関連して上記で説明したものと大筋で同様である。
【００３８】
本発明の第四の態様において、機械の稼働中に荷重に晒される機械部品の寿命消費の指標である機械状態を、処理装置に決定させる方法としてのコンピュータプログラムを保存した、コンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品が提供され、前記コンピュータプログラムは、機械稼働中の選択された時点で得られる荷重データセットを受信するコードと、機械の異なる荷重データセットに対応する既定の機械状態を含む第一のデータベースから、受信された荷重データセットを最も代表する既定の機械状態を一つ選択するコードを含む。
【００３９】
処理装置は、サーバーかそれに類した場所に設置されることが好ましく、コンピュータ可読媒体は、着脱式不揮発性ランダムアクセスメモリ、ハードディスクドライブ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ―ＲＯＭ、ＤＶＤ―ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、ＳＤメモリカードまたは類似の当業界で周知のコンピュータ可読媒体のどれか一つでよい。
【００４０】
コンピュータプログラム製品は、さらに、第一のデータベース中の各々の既定の機械状態に対応するあらかじめ計算された機械状態値セットを含む第二のデータベースから、選択済み機械状態に対応する機械状態値セットを取得するコードを含んでもよい。
【００４１】
本発明の第四の態様のさらなる効果と特徴は、本発明の第一の態様に関連して上記で説明したものと大筋で同様である。
【００４２】
本発明のさらなる特徴及び利点は、添付された特許請求の範囲と以下の説明を精査することで明らかにされよう。当業者であれば、本発明の異なる特徴を組み合わせることによって、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、以下に説明される実施形態以外の実施形態が創造されると認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
以下、本発明のこれらと他の態様を本発明の例示的な実施態様を示す添付図面を参照しながら具体的に説明する。
【図１】航空機の保守システム全体を模式的に示した図である。
【図２】多くの有寿命部品を含むジェットエンジンの断面図である。
【図３】本発明の実施形態による方法の一般的な工程を概略したフローチャート図である。
【図４】本発明の実施形態による方法の一部を模式的に描いた図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
これより、本発明を現時点で好適な実施態様を示す添付図面を参照しながら具体的に説明する。本発明は、しかしながら、多様な形で具現化が可能であり、ここに定める実施態様に限定されると解釈されるべきではなく、これらの実施態様は、むしろ、徹底性と完全性を目的に提供されており、当事者に発明の範囲を十分に伝えるためのものである。全体を通じて、同じ参照符号により同じ構成要素が引用される。
【００４５】
詳細な説明では、本発明の機械状態の決定方法の様々な実施態様は、主に航空機エンジンの機械状態パラメータを参照しながら説明される。このことで、本発明の範囲が限定されるものではなく、他のタイプの機械、例えば、地上車両やボート及び風力発電所または水力タービンなどの電気機械装置のエンジンにも応用されることに留意されたい。
【００４６】
図１は、機械の保守システム１００の全体を模式的に示す。図１では、戦闘機１０２が機械の一例として描かれており、この戦闘機１０２には複数の機械部品が含まれるが、そのうちの幾つかは重要な有寿命であると規定される。
【００４７】
図２では、多くの有寿命部品２０２を含むジェットエンジン２００の断面図が描かれており、ジェットエンジン２００は、特に、その部品の故障となるような力に晒される。典型的には、有寿命部品のいくつかは、回転部品かつ／または高温または機械的荷重に晒される部品である。ジェットエンジンの多くのパラメータは、機械が稼働している時（動的機械セッションまたは荷重セッションとして定義される）に測定され、パラメータの例として、航空機１０２などの時間、出力操縦棹角度、高度、航空機速度、周囲温度、吸込温度、低圧ロータ速度、高圧ロータ速度、燃焼器圧力、タービン出口温度、タービン出口圧力及び制御モードが挙げられる。図１の戦闘機１０２で、複数の測定パラメータ値は、戦闘機１０２に搭載されるコンピュータ記憶媒体（図示せず）に記録、保存される。
【００４８】
図１をさらに参照すると、パラメータ値が記録された機械セッションは、データ記憶装置１０４などに（有線または無線などで）送信されるが、この装置は、航空機１０２とは異なる場所、可能性としては「地上」に備えられる。飛行中に記録されたデータは、機械セッションの測定性能パラメータ値と呼ばれる。データ記憶装置１０４に保存されたパラメータ値は、定常状態条件を同定するために、第一のデータベース１０６のパラメータ値に対してマッチングされる。その後、定常状態条件の識別子は、第二のデータベース１０８から対応する機械状態パラメータを取り出すために使われる。
【００４９】
機械状態パラメータは、寿命消費計算システム１１０によって、ジェットエンジン２００などの部品の寿命消費を予測するために使われる。蓄積された寿命消費の結果は、保全ユニット１１２に転送できる。保全ユニット１１２は、部品の寿命が近いという指標（保守ユニット１１２による決定など）の後、適切な保守作業を決定する。保全作業では、例えば、部品を修理したり交換したりすることができる。保全作業が行われた場合、（保全）作業の情報は寿命消費計算システム１１０に送り返さるが、その情報は、例えば、部品が修理されたのか、または別の新しい部品に交換されたのかを含み、それによって、現時点での部品の寿命の状態に基づき寿命消費計算システム１１０による計算が適応される。また、（わずかに使用された）使用部品も組み込まれ、その際、使用部品に適応した予測された寿命消費が保全ユニット１１２から寿命消費システム１１０に同様にして送信される。
【００５０】
図３は、本発明の実施形態による方法の一般的な工程を概略したフローチャートである。
【００５１】
第一の工程３０２で、機械セッションより得られた荷重データが、測定性能パラメータの形で受信される。航空機では、セッションは飛行任務であり、測定パラメータは、速度、高度、周囲温度、タービンスピードなどを含んでよい。この例では、性能パラメータ値は、約１０Ｈｚの頻度で得られる。しかし、パラメータ値は任意の適切な頻度で得ることができ、実際にはデータ取得装置の容量によってのみ制限されることに留意されたい。
【００５２】
次に、フィルタ工程３０４が行われ、得られたパラメータ値セット、つまり荷重データセットが１／３Ｈｚの頻度で選択されるが、これは、本応用例の飛行任務では十分な時間解像度である。ここで、各々のパラメータ値セット、つまり、各々の選択時点でのパラメータが機械状態を規定する。
【００５３】
追加的な性能パラメータは、フィルタ工程の前後に、測定性能パラメータに基づき計算できる。さらに、測定パラメータ値は、既定の公差範囲を対象に検証でき、値が公差範囲から外れている場合には警告が発せられるか、さらに手作業で該当する機械状態から取り除かれる。
【００５４】
次工程３０６で、各々の機械状態は、第一のデータベースに保存される定常状態条件に対してマッチングされる。第一のデータベースは、以前に測定された性能パラメータから創造され、定常状態条件を多次元格子網として規定するが、そこで各々のパラメータは格子網の一次元に相当する。データベース格子網のある点が欠けている場合、つまり、データベースを構築する測定性能パラメータが格子網の全ての点を網羅しない場合、格子網内のこのような点は、存在する点間で補間されてよい。さらに、例えば、機械部品が高応力に晒されることが知られている領域など、格子網の密度がより高いことが望ましい領域には、より高密度の格子網は存在する点間を補間することで形成できる。
【００５５】
典型的には、所与の機械状態の測定パラメータ値のサブセットを、格子網へのマッチングに使用すると、マッチング工程の効率が向上する。さらに、測定パラメータ値の全てがマッチングされない場合でも十分な精度を得ることができる。本実施例では、３０の測定パラメータの内、約１０のパラメータが格子網へのマッチングに使用される。結果的に、格子網の次元性は、マッチングされるパラメータの数と同等である。
【００５６】
マッチングの手順を、単純に、航空機速度（マッハ値）と航空機高度という二つの測定性能パラメータを参照しながら説明し、図示する。図４では、図面４００に速度と高度の可能な組み合わせが二次元格子網として描かれており、航空機の飛行エンベロープ４０２を規定している。実際には、マッチングは約１０の測定パラメータ値を含む多次元格子網に対して行われ、このようなパラメータには、時間、出力操縦棹角度、高度、航空機速度、周囲温度、吸込温度、低圧ロータ速度、高圧ロータ速度、燃焼器圧力、タービン出口温度、タービン出口圧力及び制御モードが含まれるが、これらに限定されない。
【００５７】
図面中の経路４０４は任務に相当し、経路の各点は機械状態を表す。格子網の各交差点は、所与の機械状態条件における第一のデータベース中のパラメータ値に相当する。
【００５８】
最初に大体のマッチングが行われ、機械状態に近い多くの定常状態条件が同定される。次に、機械状態（ＭＳ）と定常状態（ＳＳ）点の相対距離（差）が、格子網中の各々のパラメータ（Ｐ）において、距離＝ａｂｓ（ＰＭＳ−ＰＳＳ）/ＰＭＡＸで決定され、ここで、ＰＭＡＸはパラメータＰの取り得る最大値である。各々の機械状態で格子網にマッチした全てのパラメータの相対差が加算され、最小の合計差を持つ定常状態条件が選択される。
【００５９】
図４で示した例は、定常状態条件ＳＳ１に最も近いＭＳ１を示す。ＭＳ２、ＳＳ２及びＳＳ３で示されるように、二つの定常状態条件が一つの機械状態と同じ相対距離で位置することも可能である。このような場合、計測パラメータにより得られる計算された定常状態条件が、補間された定常状態条件に優先して選択される。
【００６０】
さらに、同じ相対距離で位置する二つの定常状態条件が、両方とも計測された値か、或は補間された値である場合、定常状態条件は、一番最近にマッチングされた機械状態に近いこと、または、一番最近にマッチングされた機械状態に対応する可能性のある定常状態条件パラメータに基づいて選択できる。他に、測定パラメータは異なる優先度でランク付けされてもよく、高い優先度のパラメータに対して最小差を持つ点が選択される。しかし、格子網の次元性が増加するに従い、二点が同じ相対差を持つ可能性は急速に低下する。
【００６１】
全ての機械状態が最も近い定常状態条件にマッチングされた後、定常状態条件の識別子を含む出力が工程３０８で提供される。出力は、典型的には、対時間定常状態条件識別子を含むファイルに含まれる。出力は、さらに、任務かつ／またはエンジン及びエンジン部品を同定するメタデータを含んでよい。
【００６２】
最終工程３１０では、各々の定常状態条件識別子に応じて、機械状態パラメータが第二のデータベースから取り出される。二つのデータベースを使うことで、例えば、軍用機のマッハ値や高度などの測定パラメータが秘密にされなければならない環境で測定されたパラメータを匿名化することができる。しかし、機密性が問題とならない場合には、定常状態条件とそれに対応する機械状態値の両方を含む単独のデータベースが使用できる。機械状態パラメータは、エンジンの異なる位置およびエンジンの様々な部品に関連して、計算された圧力、質量流量、温度、トルクなどが含む。エンジンの個別の部品の寿命消費を精度よく計算するためには数千のパラメータが必要とされるであろう。機械状態パラメータが提供されると、それに基づき、応力、歪み及び温度の形態をとる熱的及び機械的荷重が計算でき、飛行任務での部品の寿命消費を決定する一工程となる。
【００６３】
本発明を具体的な例示的実施態様を参照しながら説明したが、当業者には多様な変形形態や変更形態などが明らかであろう。開示された実施態様への変形は、請求項に係る発明を実践し、図面、説明及び添付請求項を精査することで、当業者が理解し実践できるものである。さらに、請求項において、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という表現は他の要素や工程を排除せず、不定冠詞「ａ」或は「ａｎ」は、複数形を排除しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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