(57)【要約】  監視装置１００は、センサデータに基づいて空気圧縮機の保守不良事象を検知する保守不良診断部１０４と、保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定部１０８と、正常復帰させるために掛かる復旧時間および復旧コストを推定・表示させるとともに、保守不良事象に対して保守対策を実施した場合と実施しない場合での故障モードの故障発生確率を計算・表示させる保守効果見積部１１２と、を備えている。これにより、産業機器の保守不良を検知し、ユーザに保守実施を促す通知を行うとともに保守実施による保守コスト低減などのユーザメリットを合わせて通知することが可能となる。
2018147362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業機器に取り付けられた各種センサによって計測されたセンサデータに基づいて前記産業機器の保守不良事象を検知する保守不良検知部と、
前記保守不良検知部が前記保守不良事象を検知した場合に、前記保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定部と、
前記保守不良事象に基づいた前記故障モードを改善して正常復帰させるために掛かる復旧時間および復旧コストを推定し、推定された前記復旧時間および前記復旧コストと前記保守不良事象とを表示させる表示信号として出力する保守コスト見積部と、を備えた
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の産業機器監視装置において、
前記保守コスト見積部は、前記保守不良事象に対する保守対策を推定するとともに、この保守対策に要する作業時間および作業コストを推定し、推定した作業時間および作業コストを前記復旧時間および前記復旧コストと比較表示させる表示信号を出力する
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項３】
請求項１に記載の産業機器監視装置において、
前記保守コスト見積部は、前記保守不良事象と前記故障モードの復旧時間および復旧コストを、過去の保守実績データに基づいて計算した統計値を参照することで推定する
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項４】
請求項３に記載の産業機器監視装置において、
前記保守コスト見積部は、前記保守不良事象と前記故障モードの復旧時間および復旧コストを、対象機器と同一機種の過去の保守実績データに基づいて計算した統計値を参照することで推定する
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項５】
産業機器に取り付けられた各種センサによって計測されたセンサデータに基づいて前記産業機器の保守不良事象を検知する保守不良検知部と、
前記保守不良検知部が前記保守不良事象を検知した場合に、前記保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定部と、
前記保守不良事象に対して保守対策を実施した場合と実施しない場合での前記故障モードの故障発生確率を計算するとともに、計算された前記故障発生確率と前記保守不良事象とを表示させる表示信号として出力する故障発生確率推定部と、を備えた
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項６】
請求項５に記載の産業機器監視装置において、
前記故障発生確率推定部は、前記保守不良事象に対する保守対策を推定するとともに、推定した保守対策を前記保守不良事象と並んで表示させる表示信号を出力する
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項７】
請求項５に記載の産業機器監視装置において、
前記故障発生確率推定部は、過去の保守履歴データをもとに前記故障モードの発生台数割合を計算して前記故障発生確率として用いる
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項８】
請求項６に記載の産業機器監視装置において、
前記故障発生確率推定部は、対象機器と同一機種の過去の保守履歴データをもとに前記故障モードの発生台数割合を計算して前記故障発生確率として用いる
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項９】
請求項１または請求項５に記載の産業機器監視装置において、
前記保守不良検知部は、前記産業機器が正常動作しているときのセンサデータを用いて事前に計算したクラスタ中心と標準偏差を用いて前記保守不良事象の発生を検知する
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項１０】
請求項１または請求項５に記載産業機器の監視装置において、
前記産業機器は空気圧縮機であり、
前記保守不良事象として、モータ軸受の潤滑不良、サクションフィルタの目詰まり、セパレータエレメントの目詰まり、のいずれかを含んでいる
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の産業機器監視装置において、
前記センサとして、振動センサおよび差圧センサを用いる
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項１２】
請求項１または請求項５に記載の産業機器監視装置において、
出力された表示信号に基づいた表示を行う表示部を更に備えた
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の産業機器監視装置において、
前記表示部に、前記保守不良事象を放置した場合の生産管理上の問題点を更に表示する
ことを特徴とする産業機器監視装置。
【請求項１４】
産業機器の保守不良を監視する産業機器の監視方法であって、
産業機器に取り付けられた各種センサによって計測したセンサデータに基づいて前記産業機器の保守不良事象を検知する保守不良検知工程と、
前記保守不良検知工程において前記保守不良事象を検知した場合に、前記保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定工程と、
前記保守不良事象に基づいた前記故障モードを改善して正常復帰させるために掛かる復旧時間および復旧コストを推定し、推定された前記復旧時間および前記復旧コストと前記保守不良事象とを表示部に表示する、または前記保守不良事象に対して保守対策を実施した場合と実施しない場合での前記故障モードの故障発生確率を計算するとともに、計算された前記故障発生確率と前記保守不良事象とを表示部に表示する、見積推定工程と、を有する
ことを特徴とする産業機器の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気圧縮機等の産業機器の監視を行う産業機器監視装置および産業機器の監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機は、気温の変化にともなって各家庭で急に使用を開始するので、使用していない期間中に見つからなかった故障が使用開始とともに初めて発見され、修理の依頼が増えるなどの課題がある。この課題に対し、機器から運転情報を取得するとともに、予め設定された期間の運転情報を過去の運転情報として記録し、現在の運転情報と過去の運転情報とを比較して、その比較結果に基づき故障停止時期を予測し故障停止時期を表示する従来技術がある。特許文献１には上記従来技術の一例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２１３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
産業機器は、工場の生産設備、社会インフラ設備、建築物の付帯設備、交通設備等として広く使用されている。このような産業機器は、安全性、稼働率の向上、設備効率を維持することが必要であり、様々な管理が行われている。【０００５】
産業機器の一つとして、空気圧縮機がある。空気圧縮機は様々な産業分野で利用されており、生産現場においては空気工具、空気プレス、スプレーガンなどの末端機器に圧縮空気を提供している。そのため空気圧縮機の稼働率は生産ラインに直接的に影響しているともいえ、空気圧縮機に突発的な故障が発生すると生産性の大幅な低下を招くことになる。【０００６】
このような空気圧縮機の突発故障は、消耗部品の交換や日常的な保守作業が適切に行われていないことに起因しているケースが多い。空気圧縮機の消耗部品としては、例えば、圧縮機本体の吸込側に設けられ吸気中の不純物を除去するサクションフィルタや圧縮機本体に供給する潤滑油、圧縮機本体で生成した圧縮空気から潤滑油を分離するセパレータエレメント、潤滑油中の不純物を除去するオイルフィルタなどがある。【０００７】
空気圧縮機では、これらの消耗部品の適切なタイミングでの交換作業やモータ軸受へのグリスアップ作業などを実施しないと深刻な故障を引き起こすことになる。例えば、モータ軸受へのグリスアップ作業を適切に行わないと軸受が潤滑不良を起こし、軸受の保持器や外輪・内輪に損傷を及ぼして交換が必要になってしまう。更にその状態を放置すると軸受がモータに焼付いてしまい、モータそのものの交換が必要になる。【０００８】
また、モータ軸受へのグリスアップ作業は作業時間、作業コストともにわずかであるが、この作業を怠ってしまうと軸受交換やモータ交換などのダウンタイム、ロスコストのより大きい故障事象を引き起こすことになる。これはすなわちユーザの生産性低下を引き起こすことに直結する。このため適切なタイミングでの保守作業の実施が重要である。【０００９】
ここで消耗部品の交換や日常的な保守作業について適切なタイミングで実施されず遅延してしまった事象のことを以降では“保守不良”と呼ぶことにする。【００１０】
この保守不良を回避するために、メーカは消耗部品交換や保守作業の実施時期や実施時間間隔の推奨値を公開している。しかし、空気圧縮機は、稼働環境によって消耗部品の劣化スピードが異なり、必ずしも設計値どおりに劣化するとは限らない。【００１１】
例えば、粉塵の多い産業機器製造現場と比較的粉塵の少ない食料品製造現場とでは、当然のことながら消耗部品の劣化スピードには大きな差が生じる。上述の従来技術は、このような状況を考慮して実際の劣化状況に応じて適切なタイミングでユーザに保守実施を促す通知を行うアイディアの一つである。【００１２】
上述の従来技術では、空調機に各種センサを取付け、センシングしたデータをもとに部品の劣化度を計算する。そして、部品の劣化度と空調機の累積稼働時間との関係性から次回の部品交換時期を予測してユーザに通知するようにしている。この発明を産業機器に対し適用することで、機器の稼働環境に応じた個別の劣化速度に応じた適切なタイミングで部品交換を促すことができる、と想定される。【００１３】
しかしながら、従来技術を適用することで機器個別の最適なタイミングでの保守実施を促すことはできるが、従来技術ではその保守作業を実施しなかったときのリスクであるユーザのデメリットについては考慮されていない。【００１４】
例えば、前述したモータ軸受の潤滑不良の場合、ユーザに対してグリスアップ作業の実施を促すことは行うが、それを実施しないで放置した場合の軸受損傷やモータ焼損などの将来リスクを提示することは記載されていない。特に空気圧縮機は上述の通り産業現場において重要な役割を果たす産業機器であるため、安全マージンが多く取られる場合が多く、例えグリスアップ作業やフィルタの適切な交換を行わなくても、不具合が起きるまではしばらく余裕がある。また、不具合が起きたとしても、不具合は消費電力や発熱量の増大などに留まり、メーカーとしては非推奨ながらも空気圧縮機としては動作可能な場合が多い。【００１５】
そのため、例えば、ユーザはモータ軸受のグリスアップ作業を通知されたとしても、空気圧縮機が動作している状況からグリスアップ作業の重要性を認識できずに放置してしまう恐れがある、との問題があることが本発明者らの検討により明らかとなった。しかしながらその場合、ユーザとしては将来的に大きな損失を被ることになってしまう。このため、特に産業機器においては、保守不良に対する対策作業のユーザメリットをわかりやすく提示することが必須であるといえることが本発明者らの検討により明らかとなった。【００１６】
本発明は、空気圧縮機等の産業機器の保守不良を検知し、ユーザに保守実施を促す通知を行うとともに保守実施による保守コスト低減などのユーザメリットを合わせて通知することが可能な産業機器監視装置および産業機器の監視方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、産業機器に取り付けられた各種センサによって計測されたセンサデータに基づいて前記産業機器の保守不良事象を検知する保守不良検知部と、前記保守不良検知部が前記保守不良事象を検知した場合に、前記保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定部と、前記保守不良事象に基づいた前記故障モードを改善して正常復帰させるために掛かる復旧時間および復旧コストを推定し、推定された前記復旧時間および前記復旧コストと前記保守不良事象とを表示させる表示信号として出力する保守コスト見積部と、を備えたことを特徴とする。【００１８】
また、他の一例をあげるならば、産業機器に取り付けられた各種センサによって計測されたセンサデータに基づいて前記産業機器の保守不良事象を検知する保守不良検知部と、前記保守不良検知部が前記保守不良事象を検知した場合に、前記保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定部と、前記保守不良事象に対して保守対策を実施した場合と実施しない場合での前記故障モードの故障発生確率を計算するとともに、計算された前記故障発生確率と前記保守不良事象とを表示させる表示信号として出力する故障発生確率推定部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、産業機器の保守不良を検知し、ユーザに保守実施を促す通知を行うとともに保守実施による保守コスト低減などのユーザメリットを合わせて通知することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１の監視装置を含む空気圧縮機の全体構成である。
【図２】実施例１の監視装置の構成の一例である。
【図３】実施例１の監視装置の診断モデル記憶部の構成を示す一例である。
【図４】実施例１の監視装置の故障モード対応テーブルの構成を示す一例である。
【図５】実施例１の監視装置の保守効果見積部の処理フローを示す一例である。
【図６】実施例１の監視装置の保守実績データ記憶部に記憶している復旧コストと復旧時間の構成を示す一例である。
【図７】実施例１の監視装置の保守実績データ記憶部に記憶している故障発生割合のグラフイメージを示す一例である。
【図８】実施例１の監視装置で表示される表示画面の一例である。
【図９】実施例１の監視装置で表示される表示画面の他の一例である。
【図１０】実施例２の監視装置の構成の一例である。
【図１１】実施例２の監視装置で表示される表示画面の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の産業機器監視装置および産業機器の監視方法の実施例を、図面を用いて説明する。
【００２２】
＜実施例１＞  
本発明の産業機器監視装置および産業機器の監視方法の実施例１を、図１乃至図９を用いて説明する。
【００２３】
以下の実施例では、産業機器として空気圧縮機を例にして説明する。なお、産業機器は空気圧縮機に限定されず、例えばモータやポンプ等、工場等において稼働する機器であり、特に、消耗部品を含んでいる機器や、日常的な保守作業が必要なメンテナンス頻度が高い箇所を有している機器である。
【００２４】
最初に、本発明の適用対象の一例である空気圧縮機の構成について図１を用いて説明する。図１は、空気圧縮機の構成を一例として表す概略図である。
【００２５】
図１において、給油式の空気圧縮機は、圧縮機本体１と、モータ３と、インバータ４と、サクションフィルタ５と、吸込み絞り弁６と、オイルタンク７と、セパレータエレメント８と、アフタークーラ１１と、を備えている。
【００２６】
圧縮機本体１は、空気を圧縮する。モータ３は、ベルト２を介して動力を伝達して圧縮機本体１を駆動する。インバータ４は、モータ３の回転数を可変制御する。サクションフィルタ５は、圧縮機本体１の吸込側に設けられており、吸気中の不純物を除去する。吸込み絞り弁６は、圧縮機本体１の吸込側に設けられており、吸気量を調整する。オイルタンク７は、圧縮機本体１の吐出側に設けられており、圧縮空気から潤滑油３０を一次分離する。セパレータエレメント８は、オイルタンク７で分離された圧縮空気から潤滑油３０を二次分離する。アフタークーラ１１は、セパレータエレメント８で分離された圧縮空気を調圧弁９および逆止弁１０を介して導入して冷却する。
【００２７】
空気圧縮機では、セパレータエレメント８で分離された潤滑油３０は、圧縮機本体１の吸込側に供給される。一方、オイルタンク７で分離された潤滑油３０は、例えば潤滑油を冷却するオイルクーラ１２および潤滑油中の不純物を除去するオイルフィルタ１３を介して、圧縮機本体１の内部に供給されるようになっている。また、オイルクーラ１２をバイパスするバイパス系統が設けられ、このバイパス系統の上流側接続部にはオイルクーラ１２側への冷却流量とバイパス系統へのバイパス流量との割合を調整する温調弁１４が設けられている。温調弁１４は、オイルタンク７からの潤滑油３０の温度に応じて冷却流量とバイパス流量との割合を調整し、これによって圧縮機本体１に供給する潤滑油３０の温度を調整するようになっている。なお、アフタークーラ１１およびオイルクーラ１２は、空冷式の熱交換器であり、冷却ファン１５によって生起された冷却風で冷却するようになっている。
【００２８】
また、圧縮機本体１の吐出圧力を検出する圧力センサ２０８がアフタークーラ１１の下流側に設けられている。そして、圧力センサ２０８からの検出信号が制御装置１７に出力されるようになっている。制御装置１７は、圧力センサ２０８から入力した吐出圧力の検出値と予め設定された所定の目標値との偏差を演算し、これに基づいて生成した回転数指令信号をインバータ４に出力する。インバータ４は、回転数指令信号に応じて周波数をモータ３に出力して、モータ３の回転数を可変制御するように構成されている。
【００２９】
モータ３の軸受周りのカバー部分には振動センサ２０２が取り付けられており、計測した加速度の大きさからモータ３の軸受の潤滑不良を検知できるようになっている。
【００３０】
サクションフィルタ５には差圧センサ２０４が取り付けられており、サクションフィルタ５の内外の差圧からサクションフィルタ５の目詰まりの状況を検知できるようになっている。
【００３１】
セパレータエレメント８には差圧センサ２０６が取り付けられており、エレメント内外の差圧からセパレータエレメント８の目詰まりの状況を検知できるようになっている。
【００３２】
監視装置１００は、これらの各種センサ２０２，２０４，２０６と接続されており、計測値を取得するとともに、それぞれの計測値からサクションフィルタ５と、セパレータエレメント８の劣化状況、およびモータ３の軸受潤滑不良の状況を把握できるようになっている。
【００３３】
次に図２を用いて図１に示すような空気圧縮機の監視を行う監視装置１００の構成について説明する。図２は、本実施例の監視装置の構成の概略を示す図である。
【００３４】
図２に示すように監視装置（産業機器監視装置）１００は、通信部１０２と、保守不良診断部（保守不良検知部）１０４と、診断モデル記憶部１０６と、故障リスク推定部１０８と、故障モード対応テーブル１１０と、保守効果見積部（保守コスト見積部および故障発生確率推定部）１１２と、保守実績データ記憶部１１４と、入出力制御部１１６と、表示部１１８と、で構成されている。
【００３５】
通信部１０２は、装置外の各種センサ２０２，２０４，２０６および各種ユニット５０，６０からの信号を受信している。例えば、通信部１０２は、消耗部品の劣化状況やモータ３の軸受潤滑不良を検知するために空気圧縮機に設けられた振動センサ２０２，差圧センサ２０４，差圧センサ２０６と接続されており、計測信号を受信する。
【００３６】
また、通信部１０２は、空気圧縮機の稼動時間を計測する稼働時間計測ユニット５０と接続されており、空気圧縮機の稼働時間情報を受信するとともに、機器情報保持ユニット６０と接続されており、空気圧縮機の機種・号機などの機器固有情報を取得できるようになっている。
【００３７】
保守不良診断部１０４は、通信部１０２を介して受信する各種センサ２０２，２０４，２０６の計測値をもとにモータ３の軸受の潤滑不良の発生状況、サクションフィルタ５の目詰まりの発生状況、セパレータエレメント８の目詰まり発生状況などの保守不良事象の兆候について診断することで、保守不良事象を検知する保守不良検知工程を実行する。保守不良診断部１０４では、空気圧縮機が正常動作しているときのセンサデータを用いて事前に計算したクラスタ中心と標準偏差を用いて保守不良事象の発生を検知する。その詳細については後述する。
【００３８】
診断モデル記憶部１０６は、保守不良診断部１０４がセンサ計測値に対して診断処理を実行する際の処理手順および処理条件を含む診断モデルに関する情報を記憶している。その詳細については後述する。
【００３９】
故障リスク推定部１０８は、保守不良診断部１０４で診断検知した保守不良事象について、故障モード対応テーブル１１０を検索して、当該保守不良事象を放置した場合に経時的に発生が懸念される故障モードを推定する故障リスク推定工程を実行する。その詳細については後述する。
【００４０】
故障モード対応テーブル１１０は、保守不良診断部１０４で診断検知する保守不良事象、すなわちモータ３の軸受潤滑不良やサクションフィルタ５の目詰まり、セパレータエレメント８の目詰まりなどと当該事象を放置した場合に発生が懸念される故障モードとを関連付けたテーブルを記憶している。その詳細については後述する。
【００４１】
保守効果見積部１１２は、保守不良診断部１０４で検知した保守不良事象と、故障リスク推定部１０８で推定した故障モードについて、故障モードを改善して正常復帰させるために要する復旧コスト（保守コスト）と復旧時間（保守時間）を推定するとともに、保守不良事象に対する保守対策を実施した場合と放置した場合の故障発生確率を計算する見積推定工程を実行する。また、保守不良事象と、計算したこれら復旧時間、復旧コストおよび故障発生確率を、表示部１１８において表示するよう、表示部１１８に対して表示信号を出力する。その詳細については後述する。
【００４２】
また、保守効果見積部１１２は、保守不良事象に対する保守対策や、その保守対策に要する作業時間および作業コストを推定し、推定した保守対策、作業時間および作業コストを復旧時間および復旧コストと比較表示させる表示信号や、推定した保守対策を保守不良事象と並んで表示させる表示信号を出力する。
【００４３】
この保守効果見積部１１２では、保守不良事象と故障モードの復旧時間および復旧コストを、対象機器と同一機種の過去の保守実績データに基づいて計算した統計値を参照することで推定する。また、保守効果見積部１１２では、対象機器と同一機種の過去の保守履歴データをもとに故障モードの発生台数割合を計算して故障発生確率として用いる。
【００４４】
保守実績データ記憶部１１４は、保守効果見積部１１２が見積りを計算するためのベースとなる実績データ、すなわち故障モード別の復旧コスト、復旧時間に関する情報や保守履歴に基づく故障モード別の故障発生割合に関する情報を記憶している。その詳細については後述する。
【００４５】
入出力制御部１１６は、保守効果見積部１１２が計算した見積り結果を表示部１１８に出力表示を制御するとともに、外部から入力される保守履歴データなどの情報を保守実績データ記憶部１１４に記録して更新する処理を行う。
【００４６】
表示部１１８は、保守効果見積部１１２から出力された表示信号に基づいた保守不良事象と、計算したこれら復旧時間、復旧コスト、故障発生確率、保守不良事象に対する保守対策やその保守対策に要する作業時間および作業コストの表示を行う。表示される画面は、例えば図８や図９に示すような画面である。
【００４７】
次に、図３をもとに診断モデル記憶部１０６に記憶している診断モデルの内容について説明する。図３は、診断モデル記憶部の構成を示す図である。
【００４８】
図３に示すように、診断モデル記憶部１０６は、保守不良事象別に対象センサＩＤと、前処理の内容と、クラスタ中心、標準偏差、異常判定閾値からなる診断処理パラメータを記憶している。ここで対象センサＩＤは、診断対象とするセンサを認識する情報である。
【００４９】
空気圧縮機では、センサＩＤの種類として、ここではモータ３の軸受付近に設置した振動センサ２０２のＩＤ（Ｓ１）と、サクションフィルタ５に取付けた差圧センサ２０４のＩＤ（Ｓ２）と、セパレータエレメント８に取付けた差圧センサ２０６のＩＤ（Ｓ３）とが含まれている。振動センサＳ１については３軸方向の振動加速度を計測可能なセンサを想定してそれぞれの振動加速度の計測値をＳ１（１），Ｓ１（２），Ｓ１（３）としている。
【００５０】
前処理については、センサ計測値から変換する処理を記載する。例えば、モータ軸受潤滑不良に関しては前処理として、“実効値Ｅ１（１），Ｅ１（２），Ｅ１（３）”となっており、これは各軸方向の振動加速度の計測値Ｓ１（１），Ｓ１（２），Ｓ１（３）についてそれぞれの実効値を計算してＥ１（１），Ｅ１（２），Ｅ１（３）とすることを意味している。
【００５１】
クラスタ中心と標準偏差、異常判定閾値は、後述する診断処理におけるパラメータである。クラスタ中心と標準偏差は正常データをもとに事前学習した正常範囲を示す情報であり、異常判定閾値は、この正常範囲からの逸脱を診断するためのパラメータである。
【００５２】
次に保守不良診断部１０４の診断処理内容について説明する。
【００５３】
保守不良診断部１０４では、診断対象とするＮ次元のセンサデータをｄ１，ｄ２，…，ｄＮとすると、乖離距離Ｌ（ｄ１，ｄ２，…，ｄＮ）に対して数式１で示す計算処理を実行する。
【００５４】
【数１】
2018147362.tif 000003
【００５５】
ここでμ（ｄ１），μ（ｄ２），…μ（ｄＮ）はクラスタ中心で、σ（ｄ１），σ（ｄ２），…σ（ｄＮ）は標準偏差を表しており、図３の診断モデル記憶部１０６のクラスタ中心と標準偏差に相当する。また、診断対象とするＮ次元のセンサデータｄ１，ｄ２，…，ｄＮは、図３の診断モデル記憶部１０６の対象センサＩＤをベースとする前処理変換後のデータである。例えば、モータ軸受潤滑不良の診断の場合にはｄ１＝Ｅ１（１），ｄ２＝Ｅ１（２），ｄ３＝Ｅ１（３）となり、サクションフィルタ目詰まりの診断の場合にはｄ１＝Ｓ２となる。
【００５６】
数式１で求めた乖離度Ｌ（ｄ１，ｄ２，…，ｄＮ）は診断対象としたセンサデータがクラスタ中心すなわち正常基準値からどれだけ離れているかを計算した値であり、正常時の標準偏差に対する比率で表される。例えば、正規分布に従うとした場合、乖離度が３より大のときは異常と判断し、３以下であるときは正常と判断することができる。図３の診断モデル記憶部１０６の異常判定閾値はこの判定基準を示したものであり、この大小関係から各保守不良事象の発生状況を診断することが可能である。
【００５７】
次に故障リスク推定部１０８が実施する処理内容について図４の故障モード対応テーブル１１０を参照しながら説明する。図４は、故障モード対応テーブルの構成を示す図である。
【００５８】
故障リスク推定部１０８は、保守不良診断部１０４が検知した保守不良事象について保守を実施しないで放置したときに経時的に発生する故障モードを図４に示す故障モード対応テーブル１１０を参照して検索する処理を行う。
【００５９】
例えば、保守不良診断部１０４がモータ軸受潤滑不良を検知した場合には、図４の故障モード対応テーブル１１０を参照して、合致する保守不良ＩＤ＝１を検索する。そして、保守不良ＩＤ＝１の故障モードを検索して進展レベル１：“軸受故障”と進展レベル２：“モータ故障”を抽出する。ここで、進展レベルとは時間的な発生順序を示しており、番号が小さいほど早く発生することを意味している。すなわちモータ軸受潤滑不良については、その状態を放置した場合に進展レベル１の軸受故障を発生し、この状態を更に放置した場合にはモータ故障の発生に至ってしまうことを意味している。進展レベルは番号が大きくなるほど復旧コストと復旧時間の大きい故障モードへ進展する。また、ここには示していないが進展レベル＝０は保守不良事象そのものを示すものとする。
【００６０】
故障リスク推定部１０８は、上述の処理で検索した結果について保守効果見積部１１２に送信して処理を終了する。
【００６１】
次に保守効果見積部１１２の処理内容について、図５に示す処理フローにしたがって説明する。図５は、保守効果見積部の処理フローを示す図である。
【００６２】
まず、保守効果見積部１１２は、保守不良診断部１０４で保守不良事象を検知したか否かについて判断する（ステップＳ２０００）。もし検知していると判断されればＹＥＳ判定となり、次の処理ステップＳ２１００に進む。これに対し、検知していないと判断されればＮＯ判定となり、当該処理ステップＳ２０００を繰り返す。
【００６３】
次に、保守効果見積部１１２は、故障リスク推定部１０８から当該保守不良事象の進展レベルごとの故障モード推定結果を受信する（ステップＳ２１００）。すなわち、保守不良事象として“保守不良ＩＤ＝１のモータ軸受潤滑不良”を検知した場合には、“進展レベル１の軸受故障”と“進展レベル２のモータ故障”の情報を故障リスク推定部１０８から受診する。
【００６４】
次に、保守効果見積部１１２は、保守実績データ記憶部１１４から当該機種における推定故障モード別の復旧コストと復旧時間に関する推定値を検索して抽出する（ステップＳ２２００）。ここで機種情報については図２の構成において通信部１０２を介して機器情報保持ユニット６０から受信した機器固有情報に含まれる機種・号機をもとに保守実績データ記憶部１１４を検索する。
【００６５】
図６は、保守実績データ記憶部１１４に記憶している復旧コストと復旧時間に関する情報の一例である。図６に示すように、保守実績データ記憶部１１４には機種別・故障モード別に正常状態に戻すために要する復旧コストと復旧時間に関する概算値が記憶されている。これは図４で示した故障モード対応テーブルと対応付くように構成されている。
【００６６】
図６に示すように、例えば、“保守不良１：モータ軸受潤滑不良”については故障モードとして、“進展レベル０：保守不良（潤滑不良）”、“進展レベル１：軸受故障”、“進展レベル２：モータ故障”があり、それぞれに対応付く保守作業として“進展レベル０：グリスアップ”、“進展レベル１：軸受交換”、“進展レベル２：モータ交換”がある。そして、それぞれの保守作業に要する復旧コストと復旧時間が記憶されている。これらは、同一機種の過去の保守履歴データをもとに平均化することで計算することが可能であり、監視装置外部で計算した結果を、入出力制御部１１６を介して入力できるようになっている。
【００６７】
図５のステップＳ２２００では、対象とする保守不良事象について進展レベル別の復旧コストと復旧時間をこの保守実績データ記憶部１１４を検索して抽出する処理を行う。
【００６８】
次に、保守効果見積部１１２は、保守実績データ記憶部１１４から当該機種において保守不良事象を放置した場合の故障発生割合に関する情報を故障発生確率として抽出する処理を行う（ステップＳ２３００）。
【００６９】
図７は、保守実績データ記憶部１１４に記憶している故障発生割合に関する情報の概要を示すグラフである。図７に示すように、保守実績データ記憶部１１４には、ここに示すような故障発生割合に関する情報が機種別・故障モード別に記憶されている。この情報は、同一機種の保守履歴データをもとに、全体に対する故障発生台数の割合を算出した結果である。この割合は、個体ごとの保守実施状況や累積稼働時間により変わってくることから、保守を定期的に実施している機器と実施していない機器とに分けて、それぞれを累積稼働時間ごとに集計している。
【００７０】
例えば、“故障モード：モータ軸受故障”についてはグリスアップ作業をメーカが推奨している３０００時間に１回未満の頻度で実施している機器と実施していない機器で分けて集計している。ここで“グリスアップ作業を３０００時間に１回以上の頻度で実施している機器”を“保守を定期的に実施している機器”とみなし、“グリスアップ作業を３０００時間に１回未満の頻度で実施している機器”を“保守を定期的に実施していない機器”とみなす。
【００７１】
この情報を用いることで、対象機器がグリスアップ作業を実施しなかった場合の故障発生確率は概ねで“保守を定期的に実施していない機器”の故障発生割合を参考にすることができ、グリスアップ作業を実施した場合の故障発生確率は概ねで“保守を定期的に実施している機器”の故障発生割合を参考にすることができる。このときに対象機器の累積稼働時間に関するデータが必要となるが、累積稼働時間の情報は、図２に示す通信部１０２を介して、稼働時間計測ユニット５０から受信したデータを用いることができる。そして、当該機器の累積稼働時間に対する保守実施機器の故障割合と保守未実施機器の故障割合を求め、それぞれ故障発生確率として置き換えて解釈する。
【００７２】
次に、保守効果見積部１１２は、ステップＳ２２００で求めた推定故障モード別の復旧コスト・復旧時間に関する情報とステップＳ２３００で求めた保守不良放置時における故障発生確率に関する情報を入出力制御部１１６を介して表示部１１８に出力し、表示部１１８にて表示させる（ステップＳ２４００）。この後は処理を終了する。
【００７３】
次に、監視装置１００の表示部１１８への表示画面の一例について図８を用いて説明する。保守不良診断部１０４で保守不良事象の発生を検知すると、図８に示すように保守不良事象について正常復帰するために必要となる保守作業の実施を促す表示８０１Ａ，８０１Ｂを表示する。
【００７４】
例えば、モータ軸受潤滑不良の事象を検知した場合には、図８に示すように、保守不良事象を表示する表示８０１Ａとともに、図６に示した“保守不良１：モータ軸受潤滑不良”における“進展レベル０：グリスアップ”の作業を実施するように促す表示８０１Ｂを表示する。
【００７５】
また、この保守作業（グリスアップ）を実施した場合と、実施しないで放置した場合の故障発生確率を比較できる表示８０２を表示するとともに、復旧コストと復旧時間、保守対策に要する作業時間および作業コストを比較できる表示８０３を表示するようにする。
【００７６】
故障発生確率については、保守効果見積部１１２から受信した故障モード別の保守実施・保守未実施機器の故障発生割合（確率）のデータを用いて棒グラフのかたちで比較する表示する。例えば、“モータ軸受潤滑不良”の場合には故障モードとして“軸受故障”と“モータ故障”があるため、これを、保守実施した場合、すなわちグリスアップした場合の故障発生確率のデータの表示８０２Ａと、保守未実施の場合、すなわちグリスアップしないで放置した場合の故障発生確率のデータの表示８０２Ｂとを並べて比較表示する。
【００７７】
また、表示部１１８は、保守効果見積部１１２から受信した故障モード別の保守作業にかかる復旧コストと復旧時間に関するデータを棒グラフのかたちで示した表示８０３Ｂを、保守作業に要する作業コストと作業時間に関するデータを棒グラフのかたちで示した表示８０３Ａとを比較表示する。
【００７８】
なお、表示部１１８に表示される表示画面は、図８に示すような形態に限られない。図９を用いて他の形態について説明する。
【００７９】
図９に示すように、保守不良事象を表示する表示９０１Ａとともに、図６に示した“保守不良１：モータ軸受潤滑不良”における“進展レベル０：グリスアップ”の作業を実施するように促す表示９０１Ｂを表示する。
【００８０】
また、グリスアップを実施した場合と、実施しないで放置した場合の故障発生確率を比較できる表示９０２や、復旧コストと復旧時間、保守対策に要する作業時間および作業コストを比較できる表示９０３を表示する。
【００８１】
図９では、故障発生確率については、保守効果見積部１１２から受信した故障モード別の保守実施・保守未実施機器の故障発生割合（確率）のデータを用いて、保守作業を実施した場合と実施しない場合の故障発生確率のデータをある範囲ごとに区分けして「Ａ」〜「Ｄ」の表示を行う。図９では、発生確率が高いほど「Ａ」が表示され、低いほど「Ｄ」が表示される。
【００８２】
また、復旧コストと復旧時間についても、同様に、保守効果見積部１１２から受信した故障モード別の保守作業にかかる復旧コストと復旧時間に関するデータを用いて、保守作業を実施した場合と実施しない場合のコストと時間のデータをある範囲ごとに区分けして「Ａ」〜「Ｄ」の表示を行う。図９では、コストや時間が掛かるほど「Ａ」が表示され、掛からないほど「Ｄ」が表示される。
【００８３】
また、図９に示すように、保守不良を放置することで発生するであろう故障モードについていくつかの候補がある場合に、影響度の大きいものから優先的に表示するようにすることができる。このような表示を行うことによって、保守実施によるコスト、時間の低減メリットをユーザがより理解しやすくなる、との効果が得られる。
【００８４】
例えば、図９の表示９０３における“モータ交換”の時間の欄に示すように、コストや時間の損失が大きい項目を他の表示から区別するようハイライト表示したり、表示９０２における“軸受故障”の欄に示すように発生確率が非常に高い故障モードをその他の故障モードからハイライト表示により区別して表示したりすることができる。また、保守対策の表示８０１Ｂ，９０１Ｂを強調して表示することもできる。
【００８５】
また、入力装置（図示省略）等の入力によって、ユーザが、故障確率のみ表示したり、コスト・時間のみ表示したり、故障モードの表示項目数等を選択できるようにすることも可能である。
【００８６】
次に、本実施例の効果について説明する。
【００８７】
上述した本発明の実施例１の監視装置１００は、空気圧縮機に取り付けられた振動センサ２０２，差圧センサ２０４，差圧センサ２０６によって計測されたセンサデータに基づいて空気圧縮機の保守不良事象を検知する保守不良診断部１０４と、保守不良診断部１０４が保守不良事象を検知した場合に、保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定部１０８と、保守不良事象に基づいた故障モードを改善して正常復帰させるために掛かる復旧時間および復旧コストを推定し、推定された復旧時間および復旧コストと保守不良事象とを表示させる表示信号として出力するとともに、保守不良事象に対して保守対策を実施した場合と実施しない場合での故障モードの故障発生確率を計算するとともに、計算された故障発生確率と保守不良事象とを表示させる表示信号として出力する保守効果見積部１１２と、を備えている。そしてこのような監視装置１００によって、空気圧縮機に取り付けられた振動センサ２０２，差圧センサ２０４，差圧センサ２０６によって計測したセンサデータに基づいて空気圧縮機の保守不良事象を検知する保守不良検知工程と、保守不良検知工程において保守不良事象を検知した場合に、保守不良事象を放置した場合に経時的に発生する故障モードを推定する故障リスク推定工程と、保守不良事象に基づいた故障モードを改善して正常復帰させるために掛かる復旧時間および復旧コストを推定し、推定された復旧時間および復旧コストと保守不良事象とを表示部１１８に表示する、または保守不良事象に対して保守対策を実施した場合と実施しない場合での故障モードの故障発生確率を計算するとともに、計算された故障発生確率と保守不良事象とを表示部１１８に表示する、見積推定工程と、を実施する。
【００８８】
以上のような構成により、保守不良事象の発生を検知した際に、正常復帰のための保守作業の実施を促すのみならず、保守作業を実施しないで放置したときのリスクを故障発生確率や復旧コスト・復旧時間のかたちで比較して分かりやすく表示することができ、保守作業の実施によるユーザメリットをわかりやすく提示することができる。ユーザはこのような提示によって早期の保守作業の必要性やその実施タイミングをわかりやすく理解できることから、消耗部品の交換や日常的な保守作業を適切なタイミングで実施することができ、将来的に損失が発生することを未然に防止することができるようになる、との効果が得られる。
【００８９】
また、保守効果見積部１１２は、保守不良事象に対する保守対策を推定するとともに、この保守対策に要する作業時間および作業コストを推定し、推定した作業時間および作業コストを復旧時間および復旧コストと比較表示させる表示信号を出力するため、保守作業を行うことのメリットをよりわかりやすくユーザに対して提示することができる。
【００９０】
更に、保守効果見積部１１２は、保守不良事象と故障モードの復旧時間および復旧コストを、過去の保守実績データに基づいて計算した統計値を参照することで推定することで、故障モードや復旧時間の推定精度を高めることができ、より的確な保守作業の必要性の提示を行うことができるようになる。
【００９１】
また、保守効果見積部１１２は、保守不良事象と故障モードの復旧時間および復旧コストを、対象機器と同一機種の過去の保守実績データに基づいて計算した統計値を参照することで推定することにより、同様に、故障モードや復旧時間の推定精度を高めることができ、より的確な保守作業の必要性の提示を行うことができるようになる。
【００９２】
更に、保守効果見積部１１２は、保守不良事象に対する保守対策を推定するとともに、推定した保守対策を保守不良事象と並んで表示させる表示信号を出力することで、同様に、保守作業を行うことのメリットをよりわかりやすくユーザに対して提示することができる。
【００９３】
また、保守効果見積部１１２は、過去の保守履歴データをもとに故障モードの発生台数割合を計算して故障発生確率として用いることにより、故障発生確率の計算精度を高めることができ、より的確な保守作業の必要性の提示を行うことができるようになる。
【００９４】
更に、保守効果見積部１１２は、対象機器と同一機種の過去の保守履歴データをもとに故障モードの発生台数割合を計算して故障発生確率として用いることで、同様に、故障発生確率の計算精度を高めることができ、より的確な保守作業の必要性の提示を行うことができるようになる。
【００９５】
また、保守不良診断部１０４は、空気圧縮機が正常動作しているときのセンサデータを用いて事前に計算したクラスタ中心と標準偏差を用いて保守不良事象の発生を検知することにより、より正確な保守不良事象の発生を検知することができるようになり、より的確な保守作業の必要性の提示を行うことができるようになる。
【００９６】
＜実施例２＞  
本発明の実施例２の産業機器監視装置および産業機器の監視方法を図１０および図１１を用いて説明する。実施例１の監視装置１００と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。
【００９７】
図１０に示すように、本実施例の監視装置１００Ａは、通信部１０２Ａを介して生産管理システム１０００と通信しており、生産管理システム１０００にて計画・記憶されている製品の生産計画を取得する。
【００９８】
監視装置１００Ａでは、通信部１０２Ａにおいて生産管理システム１０００から生産計画の情報を受信する。そして、保守効果見積部１１２Ａにおいて生産計画情報から、空気圧縮機が使用されている生産ラインの稼働見込みを解析し、生産管理の面での保守作業の必要度の高低についても判断する。
【００９９】
もし次週の生産計画が立て込んでおり、保守作業を行わずに故障が生じることによる損失が非常に高く、故障が生じるとユーザに対外的な不利益も生じる可能性があると判断された時は、早期保守を促す「来週はお得意さんの大量注文の納品日があります。早期のグリスアップによる保守対策が必要です。」との表示１１０４を、保守不良事象を表示する表示１１０１Ａ、保守作業を実施するように促す表示１１０１Ｂ、故障発生確率を比較できる表示１１０２、復旧コストと復旧時間、保守対策に要する作業時間および作業コストを比較できる表示１１０３と伴に表示部１１８Ａに表示させる。
【０１００】
監視装置１００Ａのその他の構成・動作は前述した実施例１の監視装置１００と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
【０１０１】
本発明の実施例２の産業機器監視装置および産業機器の監視方法においても、前述した実施例１の産業機器監視装置および産業機器の監視方法とほぼ同様な効果が得られる。
【０１０２】
また、表示部１１８Ａに、保守不良事象を放置した場合の生産管理上の問題点を更に表示することで、保守作業の必要性を別の角度からもユーザに対してわかりやすく提示することができ、より適切なタイミングでの適切な保守作業が行われることをサポートすることができる。
【０１０３】
＜その他＞  
なお、本発明は上記の実施例に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。
【０１０４】
例えば、監視装置１００，１００Ａの各部は必ずしも同一の箇所にある必要はなく、通信可能であれば各々が別の箇所にあってもよいし、複数の部が同一の箇所にあって他は別の箇所にあってもよい。例えば、表示部１１８，１１８Ａはユーザの生産現場のみならず、生産現場ではない産業機器を生産したメーカや保守を請け負うメーカの監視所に設けられていてもよい。また、通信部１０２，１０２Ａのみ生産現場に設け、他の部は監視所に設けることもできる。
【符号の説明】
【０１０５】
１…圧縮機本体
２…ベルト
３…モータ
４…インバータ
５…サクションフィルタ
６…吸込み絞り弁
７…オイルタンク
８…セパレータエレメント
９…調圧弁
１０…逆止弁
１１…アフタークーラ
１２…オイルクーラ
１３…オイルフィルタ
１４…温調弁
１５…冷却ファン
１７…制御装置
３０…潤滑油
５０…稼働時間計測ユニット
６０…機器情報保持ユニット
１００，１００Ａ…監視装置（産業機器監視装置）
１０２，１０２Ａ…通信部
１０４…保守不良診断部（保守不良検知部）
１０６…診断モデル記憶部
１０８…故障リスク推定部
１１０…故障モード対応テーブル
１１２，１１２Ａ…保守効果見積部（保守コスト見積部、故障発生確率推定部）
１１４…保守実績データ記憶部
１１６…入出力制御部
１１８，１１８Ａ…表示部
２０２…振動センサ
２０４…差圧センサ
２０６…差圧センサ
２０８…圧力センサ
１０００…生産管理システム
【図１】
2018147362.tif 000004
【図２】
2018147362.tif 000005
【図３】
2018147362.tif 000006
【図４】
2018147362.tif 000007
【図５】
2018147362.tif 000008
【図６】
2018147362.tif 000009
【図７】
2018147362.tif 000010
【図８】
2018147362.tif 000011
【図９】
2018147362.tif 000012
【図１０】
2018147362.tif 000013
【図１１】
2018147362.tif 000014
【国際調査報告】
2018147362.tif 000015
2018147362.tif 000016
2018147362.tif 000017
2018147362.tif 000018