(57)【要約】  対象装置の測定を行うセンサから取得したデータを処理するデータ処理装置と、データ処理装置が処理したデータを解析し、対象装置の稼働状態を判別する解析装置と、データ処理装置と解析装置とを無線通信を含む通信にて接続する通信手段と、を備えた稼働状態測定システムにおいて、データ処理装置は、センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データに変換し、周波数分割データを通信手段を介して解析装置に送信し、解析装置は、受信した周波数分割データに基づいて、対象装置の稼働状態を判断するとともに、データ処理装置が解析装置に送信する周波数分割データの周波数を決定してデータ処理装置に通知するようにした。
2019239564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象装置の測定を行うセンサから取得したデータを処理するデータ処理装置と、
前記データ処理装置が処理したデータを解析し、前記対象装置の稼働状態を判別する解析装置と、
前記データ処理装置と前記解析装置とを無線通信を含む通信にて接続する通信手段と、
を備えた稼働状態測定システムにおいて、
前記データ処理装置は、
前記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データに変換し、
前記周波数分割データを前記通信手段を介して前記解析装置に送信し、
前記解析装置は、
受信した周波数分割データに基づいて、前記対象装置の稼働状態を判断するとともに、前記データ処理装置が前記解析装置に送信する周波数分割データの周波数を決定して前記データ処理装置に通知する
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記データ処理装置から前記解析装置に送信される周波数分割データには、前記稼働状態を判別するための稼働状態判別用データと、前記データ処理装置が送信する周波数分割データの周波数を決定するための学習用データが含まれており、
前記学習用データは、前記稼働状態判別用データよりも、前記センサの測定間隔が長い
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記学習用データは、前記稼働状態判別用データよりも、周波数の変更頻度が大きい
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項４】
請求項２において、
前記解析装置に送信する前記稼働状態判別用データの周波数は、前記学習用データに基づいて前記解析装置が決定する
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項５】
請求項４において、
前記解析装置は、前記稼働状態判別用データのＳＮ比に基づいて、当該稼働状態判別用データの周波数変更要否を判断し、前記学習用データのＳＮ比に基づいて、当該稼働状態判別用データの周波数の変更先周波数を決定する
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項６】
請求項２において、
前記稼働状態判別用データの周波数は、複数設定される
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項７】
請求項２において、
前記解析装置に送信する学習用データの周波数及び前記稼働状態判別用データの周波数は、前記学習用データに基づいて前記解析装置が決定する
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項８】
請求項１において、
前記周波数分割データは、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により生成されたものである
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項９】
対象装置の測定を行うセンサから取得したデータを処理するデータ処理装置と
前記データ処理装置が処理したデータを解析し、前記対象装置の稼働状態を判別する解析装置と、
前記データ処理装置と前記解析装置とを無線通信を含む通信にて接続する通信手段と、
を用いた稼働状態測定方法において、
前記データ処理装置は、
前記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データに変換し、
前記周波数分割データを前記通信手段を介して前記解析装置に送信し、
前記解析装置は、
受信した周波数分割データに基づいて、前記対象装置の稼働状態を判断するとともに、前記データ処理装置が前記解析装置に送信する周波数分割データの周波数を決定して前記データ処理装置に通知する
ことを特徴とする稼働状態測定方法。
【請求項１０】
対象装置の測定を行うセンサから取得したデータを処理し、前記対象装置の稼働状態を判別する計算機を備えた稼働状態測定システムにおいて、
前記計算機は、
前記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データに変換し、
前記周波数分割データから、前記稼働状態を判別するための稼働状態判別用データと、前記稼働状態判別用データにかかる周波数分割データの周波数を決定するための学習用データとを選択し、
前記稼働状態判別用データに基づいて前記対象装置の稼働状態を判別するとともに、前記稼働状態判別用データと前記学習用データとに基づいて、前記稼働状態判別用データとする周波数分割データの周波数を変更し、
前記学習用データを参照する周期は、前記稼働状態判別用データを参照する周期よりも長い
ことを特徴とする稼働状態測定システム。
【請求項１１】
対象装置の測定を行うセンサから取得したデータを処理し、前記対象装置の稼働状態を判別する計算機を用いた稼働状態測定方法において、
前記計算機は、
前記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データに変換し、
前記周波数分割データから、前記稼働状態を判別するための稼働状態判別用データと、前記稼働状態判別用データにかかる周波数分割データの周波数を決定するための学習用データとを選択し、
前記稼働状態判別用データに基づいて前記対象装置の稼働状態を判別するとともに、前記稼働状態判別用データと前記学習用データとに基づいて、前記稼働状態判別用データとする周波数分割データの周波数を変更し、
前記学習用データを参照する周期は、前記稼働状態判別用データを参照する周期よりも長い
ことを特徴とする稼働状態測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は稼働状態測定システムおよび稼働状態測定方法に関し、例えば対象装置の稼働状態を判別する稼働状態測定システムおよび稼働状態測定方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、国内外の生産設備においては、ＩｏＴ（Internet of Things）を活用した生産性向上に取り組んでいる。生産ラインの稼働率を把握するためには、製造設備の状態を精度よく見積もる必要がある。例えば、設備に取り付けた加速度センサから得たデータの周波数をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）して故障診断を行い、効率的な設備運用を行う技術が開示されている（特許文献１参照）。【０００３】
ここで、ＦＦＴの演算を行ったスペクトルには、１つまたは複数のピークが含まれ、製造設備で製造する製品に応じてピークの周波数および強度が異なる。例えば、エンジンノックの振動モードに応じてＳＮ（signal-noise）比が異なるので、周波数毎に判定レベルを変更する必要がある。また、各振動モードでのピークのスペクトル強度に対する周波数は、運転条件などにより変動が生じる。この点、より正確にエンジンノックを検出するために、各振動モードでのピークの周波数を学習することが開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７２０２６号公報
【特許文献２】特開平６−２６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献２に記載の技術においては、振動モードの個数は予め定まっており、多品種の製品を製造する製造設備のように、振動モードの個数が定まっていないシステムへの適用は困難である。【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、様々な対象装置について稼働状態を把握し得る稼働状態測定システム等を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明においては、対象装置の測定を行うセンサから取得したデータを処理するデータ処理装置と、前記データ処理装置が処理したデータを解析し、前記対象装置の稼働状態を判別する解析装置と、前記データ処理装置と前記解析装置とを無線通信を含む通信にて接続する通信手段と、を備えた稼働状態測定システムにおいて、前記データ処理装置は、前記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データに変換し、前記周波数分割データを前記通信手段を介して前記解析装置に送信し、前記解析装置は、受信した周波数分割データに基づいて、前記対象装置の稼働状態を判断するとともに、前記データ処理装置が前記解析装置に送信する周波数分割データの周波数を決定して前記データ処理装置に通知するようにした。【０００８】
また本発明においては、対象装置の測定を行うセンサから取得したデータを処理し、前記対象装置の稼働状態を判別する計算機を備えた稼働状態測定システムにおいて、前記計算機は、前記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データに変換し、前記周波数分割データから、前記稼働状態を判別するための稼働状態判別用データと、前記稼働状態判別用データにかかる周波数分割データの周波数を決定するための学習用データとを選択し、前記稼働状態判別用データに基づいて前記対象装置の稼働状態を判別するとともに、前記稼働状態判別用データと前記学習用データとに基づいて、前記稼働状態判別用データとする周波数分割データの周波数を変更し、前記学習用データを参照する周期は、前記稼働状態判別用データを参照する周期よりも長いことを特徴とする。【０００９】
上記構成によれば、対象装置に応じて稼働状態の判別用の周波数が決定されるので、様々な対象装置について稼働状態を把握することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、信頼性の高いシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態による稼働状態測定システムに係る構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態による稼働状態判別処理を行う主体の一例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態による稼働状態測定システムにおける作動状態（モード）を説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態による測定装置における一連の処理のイメージを示す図である。
【図５】第１の実施の形態によるデータの送信方法の一例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態による稼働状態判別処理に係る処理手順の一例を示す図である。
【図７】第１の実施の形態による特定の時刻における周波数ごとのデータの一例を示すである。
【図８】第１の実施の形態による区分積分の周波数データの一例を示す図である。
【図９】第１の実施の形態によるＳＮ比の算出結果の一例を示す図である。
【図１０】第１の実施の形態による判別用周波数の一例を示す図である。
【図１１】第１の実施の形態による稼働状態データの一例を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態による稼働状態判別処理に係る設定について説明するための図である。
【図１３】第２の実施の形態によるデータの送信方法の一例を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態によるデータの送信方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。本実施の形態では、様々な対象装置について稼働状態を把握し得る構成について説明する。様々な対象装置は、所定の設備に設けられる場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
設備には、物品等を製造する製造設備、物品等を点検、保守などするメンテナンス設備などがある。以下では、設備が製造設備である場合を例に挙げて説明するが、製造設備に限定されるものでない。
【００１４】
また、製造設備には、ＩｏＴ製造設備とレガシー製造設備とがある。ＩｏＴ設備である場合、可動部、非可動部等にセンサが取り付けられていたり、解析に用いるための制御信号を取得できるようになっていたりする。また、取得したデータを、複数の設備分をまとめて解析したり、自設備内で解析したりする。他方、レガシー製造設備は、ＩｏＴ活用を考慮する前に導入されているので、このような機能を有しておらず、各種の装置を後付けするによりＩｏＴに対応させている。レガシー製造設備としては、例えば、基板に部品を実装するマウンター設備がある。
【００１５】
レガシー製造設備には、ＩｏＴのためのセンサが内蔵されておらず、後付けでセンサが設けられる。当該センサで取得されたデータは、無線通信を経由して解析装置に送信されて解析（稼働状態の判別など）されるが、一般に製造現場には多くの製造設備がある。また、１つの製造設備でも多数の稼働箇所があり、無数の通信装置が同時に無線通信を行うことになる。そこで、本実施の形態では、無線通信の通信帯域が逼迫しないように、通信量を制限しながらも確実に製造設備の状況を解析装置に伝達する構成についても説明する。
【００１６】
また、稼働状態の判別に用いる周波数（判別用周波数）における信号強度が低減した場合、判別用周波数の再学習が行われるが、通信帯域の狭いシステムに適用すると、１週間程度の学習時間を必要とする。そのため、再学習中の判別精度の低下の問題がある。そこで、本実施の形態では、再学習中の判別精度の低下を回避する構成についても説明する。
【００１７】
（１）第１の実施の形態
図１において、１００は全体として第１の実施の形態による稼働状態測定システムを示す。稼働状態測定システム１００は、工場１１０に設けられる設備１１１、測定装置１１２、ゲートウェイ１１３、およびＬＴＥ端末１１４と、データセンタ１２０に設けられるサーバ１２１とを含んで構成される。
【００１８】
設備１１１は、物品等を製造する製造設備、物品等を点検、保守などするメンテナンス設備などである。以下では、設備１１１が製造設備である場合を例に挙げて説明するが、設備１１１は、製造設備に限定されるものでない。
【００１９】
設備１１１は、例えば、レガシー製造設備であり、一または複数の製造装置１１５を含んで構成される。製造装置１１５の稼働に係る情報は、加速度センサ１１６により取得される。本実施の形態では、加速度センサ１１６を例に挙げて説明するが、加速度センサ１１６に限られるものではなく、音センサであってもよい。なお、１つの製造装置１１５に複数の加速度センサ１１６が設けられていてもよい。
【００２０】
加速度センサ１１６は、製造装置１１５の振動状態を加速度として計測する加速度センサである。取り付け位置としては、製造装置１１５の可動部に取り付けて振動を計測してもよいし、非可動部に取り付けて振動を計測してもよいし、可動部および非可動部のそれぞれに取り付けて振動を計測してもよい。また、計測する加速度としては、１軸〜３軸の平行加速度であってもよいし、ジャイロを用いて回転を計測してもよい。計測したデータ（計測データ）は、測定装置１１２に出力される。
【００２１】
測定装置１１２は、加速度センサ１１６に有線または無線にて接続され、計測データを処理して無線通信にて送信する装置である。測定装置１１２には、プロセッサ、メモリ、電源、アンテナ等（いずれも図示省略）が内蔵されている。無線通信を用いるのは、通信配線を省略するためである。測定装置１１２の機能については後述する。
【００２２】
ゲートウェイ１１３は、プロセッサ、メモリ、アンテナなど（いずれも図示省略）を備え、測定装置１１２に搭載された通信モジュールを用いて無線通信で送信されたデータを受信し、これをＬＴＥ（Long Term Evollution）端末１１４を経由してサーバ１２１に送信する。
【００２３】
サーバ１２１は、プロセッサ、メモリ、記憶装置など（いずれも図示省略）を備えたサーバ装置、コンピュータ等である。サーバ１２１には、解析用ソフトウェアがインストールされている。サーバ１２１は、工場１１０（製造現場）とは異なるデータセンタ１２０（サイト）に設置されてもよいし、工場１１０内に設置されてもよい。サーバ１２１は、各測定装置１１２から送信されたデータを記憶装置に格納し、格納したデータを解析し、製造現場の効率化、設備１１１のメンテナンス等の管理のための情報（例えば、後述の稼働状態データ）を出力する。
【００２４】
測定装置１１２、ゲートウェイ１１３、サーバ１２１などの装置の機能は、例えば、プロセッサがプログラムをメモリに読み出して実行すること（ソフトウェア）により実現されてもよいし、専用の回路などのハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが組み合わされて実現されてもよい。また、装置の機能の一部は、当該装置と通信可能な他のコンピュータにより実現されてもよい。
【００２５】
次に、稼働状態測定システム１００における処理について説明する。稼働状態測定システム１００では、加速度センサ１１６により取得された計測データが測定装置１１２等を介してサーバ１２１に送信され、製造ラインの稼働率（例えば、製造装置１１５の稼働または非稼働）が分析される。加速度センサ１１６および測定装置１１２からゲートウェイ１１３までの無線通信には、狭帯域の無線通信が行われる。多数の測定装置１１２との通信を実現するため、測定装置１１２では、例えば、次のような処理が行われる。
【００２６】
測定装置１１２は、加速度センサ１１６から取得した計測データに対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、周波数と強度とのデータに変換し、周波数の一定区分で強度を積分（区分積分）する。かかる処理により、データ量が削減される。
【００２７】
測定装置１１２は、さらに、ＦＦＴおよび区分積分を行ったデータ（周波数データ）のうち、稼働状態（稼働または非稼働）を判別するための判別用の周波数帯（以下では、説明の便宜上、周波数と称する。）のデータ（判別用周波数データ）を選択し、選択した判別用周波数データを、ゲートウェイ１１３を介してサーバ１２１に送信する。かかる処理により、さらにデータ量が削減される。
【００２８】
ここで、次のような問題が発生し得る。製造装置１１５に取り付けた加速度センサ１１６の値（計測データ）は、パッケージ、加速度センサ１１６等の劣化、ドリフトにより経年変動するために、送信対象と決めた周波数（判別用周波数）における信号強度が低減することがある。そのため、本実施の形態では、定期的または所定のタイミングに各周波数の信号強度を解析し、判別用周波数を変更する。ここで、判別用周波数の変更の際には、目的の精度を保つために、サーバ１２１は、一定量の予備の周波数の周波数データ（部分周波数データ）を必要とする。上述したように、狭帯域の無線通信においては、通信帯域に制約があるため、部分周波数データを一度に送信することが困難である。そこで、通信帯域の状況に応じて、部分周波数データを送信する方法を検討した。
【００２９】
図２は、製造装置１１５の稼働状態の判別（識別）に係る処理（稼働状態判別処理）を行う主体の一例を示す図である。稼働状態判別処理は、大きく分けて、ＦＦＴ、区分積分、学習、識別となる。ＦＦＴと区分積分とは関連性が高いことから同じハードウェアで行い、学習と識別とは関連性が高いことから同じハードウェアで行っているが、任意の組み合わせが可能である。
【００３０】
付言するならば、ＦＦＴおよび区分積分を行う装置と、学習および識別を行う装置とが異なっている場合に適用すると、両者の間の通信を軽減させる効果を奏する。ただし、ＦＦＴおよび区分積分を行う装置と、学習および識別を行う装置とが、別々の装置とする構成に限られるものではなく、同じ装置（一の装置）とする構成としてもよい。
【００３１】
レコード「１」のケース２１０は、測定装置１１２にてＦＦＴおよび区分積分を行い、サーバ１２１にて学習および識別を行うケースである。レコード「２」のケース２２０は、測定装置１１２にてＦＦＴおよび区分積分を行い、ゲートウェイ１１３にて学習および識別を行うケースである。レコード「３」のケース２３０は、ゲートウェイ１１３にてＦＦＴおよび区分積分を行い、サーバ１２１にて学習および識別を行うケースである。
【００３２】
以下では、レコード「１」のケース２１０を例に挙げて説明を行う。なお、レコード「３」のケース２３０においては、ゲートウェイ１１３とＬＴＥ端末１１４との間は、無線通信が行われる。
【００３３】
続いて、図３〜図５を用いて稼働状態判別処理の詳細に説明する。
【００３４】
図３は、稼働状態測定システム１００における作動状態（モード）を説明するための図である。稼働状態測定システム１００では、初期設定モード３１０と測定モード３２０とが設けられている。初期設定モード３１０により初期設定が行われた後は、測定モード３２０により測定（製造装置１１５の稼働状態の判別など）が行われる。
【００３５】
より具体的には、初期設定モード３１０では、測定装置１１２は、加速度センサ１１６からの計測データについて全周波数のＦＦＴおよび区分積分の結果（全周波数データ）を時分割してサーバ１２１に送信する。サーバ１２１は、受信した全周波数データに基づいて、製造装置１１５の稼働状態の判別に最適な周波数（判別用周波数）を選択し、測定装置１１２に送信する。
【００３６】
測定モード３２０では、測定装置１１２は、加速度センサ１１６からの計測データについてＦＦＴおよび区分積分した全周波数データのうち、判別用周波数データを一定の間隔でサーバ１２１に送信する。この際、測定装置１１２は、通信帯域を逼迫しない範囲で、部分周波数データ（全周波数データから判別用周波数データを除いた周波数データ）を間欠的にサーバ１２１に送信する。サーバ１２１は、判別用周波数データに基づいて、製造装置１１５の稼働状態を判別する。また、サーバ１２１は、部分周波数データに基づいて、次に判別用周波数として用いるための予備の周波数について学習（部分周波数データを収集）する。また、サーバ１２１は、判別用周波数の見直しが必要であるか否かを判定（判別用周波数データの信号強度の低減を検知）し、学習した予備の周波数の中から新たな判別用周波数を選択する。
【００３７】
図４（Ａ）は、初期設定モード３１０において、測定装置１１２における加速度センサ１１６の計測データの取得から全周波数データの送信までの一連の処理のイメージを示す図である。図５（Ａ）は、初期設定モード３１０において、測定装置１１２からサーバ１２１に送信される全周波数データのイメージ（データの送信方法の一例）を示す図である。
【００３８】
初期設定モード３１０では、測定装置１１２は、製造装置１１５が稼働または非稼働の状態で加速度センサ１１６が取得した計測データに対してＦＦＴを行い、所定の周波数ごとに強度を算出する。そして、測定装置１１２は、これを区分積分した全周波数データをサーバ１２１に送信する。データの取得時刻は、全周波数に対して同じであるが、送信は複数回に分けてもよい。図５（Ａ）では、周波数が「１５」の帯域に分かれており、そのうちの５つの帯域ごとに３回に分けてサーバ１２１に送信される例を示している。また、データの取得間隔は、図４（Ａ）に示すように間欠的でもよいし、時間的に連続していてもよい。
【００３９】
サーバ１２１は、全周波数データを受信し、稼働状態を判別可能な周波数を判別用周波数として選択する。ここで、製造装置１１５が稼働すれば可動部は動き、非可動部であっても可動部の影響で振動し、加速度センサ１１６の加速度データは大きな値となり、可動部が動かなければ加速度データは小さな値となる。これは、周波数によらず共通している。そこで、サーバ１２１は、全周波数データの各周波数データにしきい値を設けて周波数毎に稼働または非稼働を判断する。この際、サーバ１２１は、ＳＮ（signal-noise）比を算出する。例えば、サーバ１２１は、稼働時の大きな加速度（強度）であり、しきい値よりも大きい場合をＳ（信号）、非稼働時の小さな加速度であり、しきい値よりも小さい場合をＮ（ノイズ）としてＳＮ比を算出する。また、例えば、サーバ１２１は、しきい値を用いなくても、十分に大きな値をＳ、十分に小さな値をＮであると判断してもよい。加速度を精確に計測できている場合、ＳＮ比は大きくなり、良好な周波数であると判断できる。サーバ１２１は、ＳＮ比に基づいて、ＳＮ比の大きな周波数を判別用周波数として選択する。
【００４０】
測定モード３２０に移行すると、図４（Ｂ）および図５（Ｂ）に示すイメージようにデータが送信される。加速度センサ１１６の計測データの取得間隔については、短く、時間的に連続していることが望ましい。測定装置１１２が取得された計測データにＦＦＴおよび区分積分することは、初期設定モード３１０と同じである。測定装置１１２は、判別用周波数データを連続的に（短周期で）サーバ１２１に送信する。サーバ１２１は、判別用周波数データを受信し、製造装置１１５の稼働または非稼働を判別する。より具体的には、サーバ１２１は、判別用周波数データの強度をしきい値と比較し、しきい値より大きい場合、製造装置１１５が稼働していると判断し、しきい値よりも小さい場合、製造装置１１５が稼働していない（非稼働である）と判断し、稼働および／または非稼働の時系列データ（稼働状態データ）を作成する。
【００４１】
更に、図５（Ｂ）に示すように、測定装置１１２は、判別用周波数データとは別に、学習用データとして、部分周波数データを間欠的に（長周期で）送信する。送信対象の周波数は、時間と共に変更されている。測定モード３２０においても学習データを取得するのは、加速度センサ１１６の経年変動に伴いＳＮ比が低下し、稼働状態の判別の精度が低下するためである。この場合には、サーバ１２１は、学習データを用いて新たに判別用周波数を選択し直して測定を継続する。
【００４２】
サーバ１２１は、取得した学習用データについて周波数毎にＳＮ比を算出する。各周波数データの一回の測定にかかる学習用データでは、ＳまたはＮの一方しかわからないが、複数回の測定にかかる学習用データを用いることで、ＳおよびＮを求めることができ、ＳＮ比を算出できる。そして、サーバ１２１は、ＳＮ比が大きい周波数を次の判別用周波数に設定する。
【００４３】
また、サーバ１２１は、判別用周波数データについてもＳＮ比を算出し、これが低下した場合には、判別用周波数データの信号強度が低減していると判断する。ＳＮ比の低下については、サーバ１２１は、所定値との比較で判定してもよいし、他の周波数のＳＮ比との比較で判定してもよい。サーバ１２１は、加速度センサ１１６の劣化、経年変化等が見つかった場合、判別用周波数を変更する。例えば、図５（Ｂ）では、サーバ１２１は、判別用周波数として、時刻「０」から周波数「２」を用いていたが、ＳＮ比が低下したために、時刻ＴＣで予備の周波数「４」に切り替えていることが示されている。
【００４４】
サーバ１２１は、測定モード３２０で取得していた学習用データに基づいて、新たな判別用周波数の選択を行う。サーバ１２１は、判別用周波数データからしきい値を算出し、稼働または非稼働を判断し、これに基づいて同時刻に取得した学習用データがＳであるかＮであるかを判別する。そして、サーバ１２１は、同じ周波数域について複数回取得した学習用データを用いて、周波数毎にＳＮ比を判別する。サーバ１２１は、ＳＮ比か大きい周波数を、次の判別用周波数として選択する。
【００４５】
このようにして、測定モード３２０において、センサ１１６の劣化、経年変化などを検出し、適切に他の周波数を判別用周波数に設定することができる。なお、図４に示したデータは、無線通信中のデータであり、測定装置１１２は、これより多くのデータを扱っていてもよい。
【００４６】
図６は、稼働状態判別処理に係る処理手順の一例を示す図である。図６では、各処理の動作主体ごとに、縦方向の位置をまとめている。
【００４７】
ステップＳ６０１では、測定装置１１２は、加速度センサ１１６から計測データ（加速度データ）を取得し、取得した計測データにＦＦＴを行い、周波数と強度とのデータにする。図７に、特定の時刻における周波数ごとのデータ（例えば、１ＫＨｚでサンプリングされた加速度データを所定の時間蓄積してＦＦＴしたときの波形）の一例を示す。なお、所定の時間蓄積してＦＦＴする構成に限られるものではなく、加速度データを蓄積することなく一の時刻の加速度データをＦＦＴする構成であってもよい。
【００４８】
図７に示すデータは、稼働時のデータを示す。非稼働時のデータでは、ピークが無くバックグラウンドの低い値が全体に広がっているものになる。加速度データは、稼働部の加速度以外にも、設備の振動を反映している。周波数０Ｈｚ付近の巨大なピークは、可動部の動きによるものであり、他に振動による複数のピークが見える。ピークは、周波数方向（横方向）では、固有振動数の位置に出現するため、ピーク付近の周波数のデータを適用すれば、製造装置１１５の稼働状態を精度よく判別することができる。なお、固有振動数以外の周波数を判別用周波数として用いると、製造装置１１５の稼働以外に起因する振動を拾ってしまうため、精度が落ちてしまうおそれがある。
【００４９】
ステップＳ６０２では、測定装置１１２は、周波数と強度とのデータに対して区分積分を行う。図８に、区分積分した後の周波数データの一例を示す。区分積分をする前に比べてピークが太くはっきり示され、ノイズが抑えられている。区分積分を行うと、データを小さくできるが、周波数区分を大きくするとノイズの大きい周波数とのノイズの小さい周波数とを分離できなくなることに注意が必要である。
【００５０】
ステップＳ６０３では、測定装置１１２は、初期設定モード３１０であるか否かを判定する。測定装置１１２は、初期設定モード３１０であると判定した場合、ステップＳ６０４に処理を移し、初期設定モード３１０でないと判定（測定モード３２０であると判定）した場合、ステップＳ６１２に処理を移す。
【００５１】
ステップＳ６０４では、測定装置１１２は、ステップＳ６０２にて生成した全周波数データをゲートウェイ１１３に送信する。なお、全周波数データについては、一回で送付してもよいし、複数回に分けて送付してもよい。
【００５２】
ステップＳ６０５では、ゲートウェイ１１３は、測定装置１１２から受信した全周波数データをＬＴＥ端末１１４を介してサーバ１２１に転送する。
【００５３】
ステップＳ６０６では、サーバ１２１は、受信した全周波数データに基づいて、ＳＮ比の見積りを行う。サーバ１２１は、全周波数データの各周波数データにしきい値を設けて周波数毎に稼働または非稼働を判断する。なお、しきい値として、例えば、稼動の時間と非稼働の時間が同じまたは同程度である場合、各周波数データの強度の平均値を用いてもよいし、稼動の時間と非稼働の時間に偏りがある場合、当該時間を加味して周波数データを抽出したときの平均値を用いてもよいし、その他の方法により算出した値を用いてもよい。続いて、サーバ１２１は、ＳＮ比を算出する。
【００５４】
図９は、ＳＮ比の算出結果の一例を示す図である。サーバ１２１は、一定期間に収集した周波数データについて、しきい値よりも大きい稼働時の強度の平均値９０１と、しきい値よりも小さい非稼働時の強度の平均値９０２との比をＳＮ比９０３として算出する。
【００５５】
ステップＳ６０７では、サーバ１２１は、判別用周波数を選択する。ステップＳ６０６にて算出したＳＮ比が最も良好な周波数を判別用周波数として選択する。サーバ１２１は、選択した判別用周波数をＬＴＥ端末１１４を介してゲートウェイ１１３に通知し、ステップＳ６０９の処理を行う。
【００５６】
図１０は、選択された判別用周波数の一例を示す。図１０では、ＳＮ比が最も大きい周波数１０１０が判別用周波数として選択されていることが示されている。
【００５７】
ステップＳ６０８では、ゲートウェイ１１３は、選択された判別用周波数を測定装置１１２に通知する。
【００５８】
ステップＳ６０９では、サーバ１２１は、稼働状態の判別に用いるしきい値を算出する。ステップＳ６０６でも稼働状態を判別するために、しきい値を用いていたが、当該しきい値は仮の値であるため、より正確な値を算出する。例えば、サーバ１２１は、周波数毎に、稼動時の強度の平均値と非稼働時の強度の平均値との中間の値をしきい値として算出する。なお、しきい値の算出は、上述の算出方法に限られるものではない。例えば、稼動時の強度の中央値と非稼働時の強度の中央値との中間の値をしきい値としてもよいし、その他の算出方法によりしきい値を算出してもよい。
【００５９】
ステップＳ６１０では、サーバ１２１は、ステップＳ６０９で算出したしきい値を設定し、測定モード３２０を設定する。より具体的には、サーバ１２１は、ステップＳ６０９で算出したしきい値を設定ファイルに書き込み、測定モード３２０に移行する指示を含む設定ファイルをＬＴＥ端末１１４を介してゲートウェイ１１３に送信する。
【００６０】
ステップＳ６１１では、ゲートウェイ１１３は、測定モード３２０に移行する指示を測定装置１１２に送信する。かかる処理により、稼働状態測定システム１００では、モードが初期設定モード３１０から測定モード３２０に移行する。
【００６１】
ステップＳ６１２では、測定装置１１２は、時間的に連続な判別用周波数データを送信するともに、部分周波数データを間欠的に、ランダムまたは予め定められた順番でゲートウェイ１１３に送信する。
【００６２】
ステップＳ６１３では、ゲートウェイ１１３は、測定装置１１２から送信された周波数データをＬＴＥ端末１１４を介してサーバ１２１に転送する。
【００６３】
ステップＳ６１４では、サーバ１２１は、受信した部分周波数データを学習（蓄積）する。
【００６４】
ステップＳ６１５では、サーバ１２１は、受信した判別用周波数データのＳＮ比を算出する。
【００６５】
ステップＳ６１６では、サーバ１２１は、ステップＳ６１５で算出したＳＮ比が所定値以上であるか否か（判別用周波数の見直しが必要であるか否か）を判定する。サーバ１２１は、所定値以上である（見直しが不要である）と判定した場合、ステップＳ６１７に処理を移し、所定値未満である（見直しが必要である）と判定した場合、ステップＳ６０６に処理を移す。
【００６６】
ここで、ＳＮ比が所定値未満である場合、判別用周波数の見直しが必要となる。この場合、サーバ１２１は、ＳＮ比見積り（ステップＳ６０６）、周波数選択（ステップＳ６０７）を再び行い、再選択された判別用周波数を測定装置１１２に通知する。以後、再選択された判別用周波数の周波数データが測定装置１１２から送信され、サーバ１２１は、稼働状態判別（ステップＳ６１７）を行う。
【００６７】
判別用周波数の見直しの周波数選択（ステップＳ６０７）では、初期設定モード３１０とは異なっていて、測定モード３２０における学習（ステップＳ６１４）に基づいて選択される。サーバ１２１は、蓄積された部分周波数データに基づいて、周波数毎にＳＮ比を算出する。各周波数の一回の測定にかかるデータが稼働「Ｓ」であるか非稼働「Ｎ」であるかを判別し、複数回の測定にかかるデータを用いることでＳＮ比を算出する。サーバ１２１は、ＳＮ比が最も大きい周波数を新たな判別用周波数として設定する。
【００６８】
さらに、サーバ１２１は、しきい値算出（ステップＳ６０９）を再び行い、算出したしきい値を稼働状態判別（ステップＳ６１７）に用いるしきい値として再設定する。
【００６９】
ステップＳ６１７では、サーバ１２１は、製造装置１１５の稼働状態をしきい値にて判別し、稼働状態データを作成する。サーバ１２１は、稼働状態データとして、しきい値を超過した場合に「１」（稼働）をセットし、しきい値を下回った場合に「０」（非稼働）をセットする。
【００７０】
図１１は、稼働状態データの一例（稼動データ１１１０および非稼働データ１１２０）を示す図である。稼動状態データについては、サーバ１２１に接続された出力装置（ディスプレイ、プリンタなど）に出力されてもよいし、ファイルとして出力されてもよいし、記録媒体に出力されてもよい。
【００７１】
以上のように、稼働状態判別処理が行われる。続いて、稼働状態判別処理に係る設定について図１２を用いて説明する。
【００７２】
図１２の上段は、サーバ１２１が測定装置１１２に各種の設定を行うためのコマンドを説明するためのコマンドテーブル１２１０を示す。コマンドテーブル１２１０では、コマンドの名称を示すコマンド名１２１１と、コマンドの値の取り得る範囲１２１２と、コマンドの説明１２１３とが示されている。
【００７３】
コマンドとしては、区分積分の範囲を指定するためのコマンド１２１４と、周波数の区分数を指定するためのコマンド１２１５と、周波数の区分番号を記したコマンド１２１６とが設けられている。ユーザは、コマンド１２１４（コマンドＦＤ）を用いて、ＦＦＴ演算結果の積分範囲を何Ｈｚ刻みで積分するかを指定する。周波数の区分数は、サーバ１２１が学習により選択する周波数の数であり、ユーザがコマンド１２１５（コマンドＮ）を用いて指定する。周波数１〜Ｎまでの周波数の区分番号は、サーバ１２１が図６の（ステップＳ６０７）で決定し、コマンド１２１６（コマンドＦＮ）により判別用周波数が指定される。
【００７４】
なお、第１の実施の形態では、Ｎが「１」である場合について説明している。付言するならば、Ｎが複数（「３」）である場合については、第２の実施の形態で説明する。
【００７５】
図１２の下段は、コマンドの内容を確認などするための設定画面の一例（設定画面１２２０）を示す。設定画面１２２０は、ユーザが指定した積分範囲１２２１と、周波数区分数１２２２と、自動設定周波数１２２３（サーバ１２１が自動設定した周波数１〜Ｎ）とを含んで構成される。
【００７６】
設定画面１２２０は、サーバ１２１に接続された出力装置（ディスプレイ、プリンタなど）に出力されてもよいし、設定情報として出力されてもよいし、設定情報として記録媒体に出力されてもよい。
【００７７】
上述したように、例えば、稼働状態測定システムは、対象装置（例えば、製造装置１１５）の測定を行うセンサ（例えば、加速度センサ１１６）から取得したデータ（例えば、計測データ）を処理するデータ処理装置（例えば、測定装置１１２、ゲートウェイ１１３。図２参照。）と、上記データ処理装置が処理したデータを解析し、上記対象装置の稼働状態を判別する解析装置（例えば、ゲートウェイ１１３、サーバ１２１。図２参照）と、上記データ処理装置と上記解析装置とを無線通信を含む通信にて接続する通信手段（例えば、測定装置１１２のアンテナ、ゲートウェイ１１３のアンテナ）と、を備え、上記データ処理装置は、上記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データ（例えば、周波数データ）に変換し、上記周波数分割データを上記通信手段を介して上記解析装置に送信し、上記解析装置は、受信した周波数分割データに基づいて、上記対象装置の稼働状態を判断するとともに、上記データ処理装置が上記解析装置に送信する周波数分割データの周波数（例えば、判別用周波数）を決定して上記データ処理装置に通知することを特徴とする。
【００７８】
また、例えば、稼働状態測定システムは、対象装置（例えば、製造装置１１５）の測定を行うセンサ（例えば、加速度センサ１１６）から取得したデータ（例えば、計測データ）を処理し、上記対象装置の稼働状態を判別する計算機（ＦＦＴ、区分積分、学習、および識別を行うコンピュータ）を備え、上記計算機は、上記センサから取得したデータを、その周波数ごとに分割された周波数分割データ（例えば、周波数データ）に変換し、上記周波数分割データから、上記稼働状態を判別するための稼働状態判別用データ（例えば、判別用周波数データ）と、上記稼働状態判別用データにかかる周波数分割データの周波数（例えば、判別用周波数）を決定するための学習用データ（例えば、部分周波数データ）とを選択し、上記稼働状態判別用データに基づいて上記対象装置の稼働状態を判別するとともに、上記稼働状態判別用データと上記学習用データとに基づいて、上記稼働状態判別用データとする周波数分割データの周波数を変更し、上記学習用データを参照する周期は、上記稼働状態判別用データを参照する周期よりも長いことを特徴とする。
【００７９】
上述した第１および第２の特徴的な構成によれば、対象装置に応じて判別用の周波数が決定されるので、様々な対象装置について稼働状態を把握することができる。
【００８０】
また、上述した第１の特徴的な構成によれば、全ての周波数データではなく、判別用の周波数データが送信されるので、無線通信の通信帯域を逼迫することなく、対象装置の稼働状態を判別できるようになる。
【００８１】
また、上述した第２の特徴的な構成によれば、稼働状態判別用データと学習用データとに基づいて、稼働状態判別用データとする周波数分割データの周波数が変更されるので、対象装置の稼働状態を安定的に精度良く識別することができる。
【００８２】
更に、例えば、第１の特徴的な構成において、上記データ処理装置から上記解析装置に送信される周波数分割データには、上記稼働状態を判別するための稼働状態判別用データ（例えば、判別用周波数データ）と、上記データ処理装置が送信する周波数分割データの周波数を決定するための学習用データ（例えば、部分周波数データ）が含まれており、上記学習用データは、上記稼働状態判別用データよりも、上記センサの測定間隔が長いことを特徴とする（図５（Ｂ）参照。）。かかる構成によれば、稼働状態判別用データと学習用データとに基づいて、稼働状態判別用データとする周波数分割データの周波数が変更されるので、対象装置の稼働状態を安定的に精度良く識別することができる。また、学習用データは、稼働状態判別用データよりも、センサの測定間隔が長いので、対象装置の稼働状態判別を常時行いつつ、無線通信の通信帯域を逼迫しない範囲で、学習用データを蓄積することができるようになる。
【００８３】
また、例えば、上記学習用データは、上記稼働状態判別用データよりも、周波数の変更頻度が大きいことを特徴とする（図５（Ｂ）参照。）。学習用データは、稼働状態判別用データよりも、周波数の変更頻度が大きいので、稼働状態判別用データの周波数の切り替えにおいて複数の候補から選択できるようになる。
【００８４】
（２）第２の実施の形態
本実施の形態では、製造装置の稼働状態の判別を複数の判別用周波数を用いて行う点が、第１の実施の形態と異なり、異なる点について主に説明する。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同じ構成については、同一の符号を用いてその説明を適宜省略する。
【００８５】
図１３は、測定モード３２０におけるデータの送信方法の一例を示す図である。図１３に示す例では、判別用周波数が５番の周波数データ１３１０と９番の周波数データ１３２０と１２番の周波数データ１３３０とが常時送られ、それ以外の周波数データ１３４０は、間欠的に送られていることが示されている。
【００８６】
本実施の形態では、サーバ１２１は、ステップＳ６０７にて判別用周波数を選択する。この際、サーバ１２１は、ステップＳ６０６にて算出したＳＮ比が良好な周波数のうち上位Ｎ個を判別用周波数として選択する。Ｎは、ユーザがコマンド１２１５（コマンドＮ）を用いて指定する値であり、本例では「３」である。そして、サーバ１２１は、選択した判別用周波数を、ゲートウェイ１１３を介して測定装置１１２に通知する。
【００８７】
また、サーバ１２１は、ステップＳ６１７にて製造装置１１５の稼働状態を判別する。この際、サーバ１２１は、複数の判別用周波数の各々について、周波数データの強度がしきい値を超えるか否かを判定し、稼働または非稼働を求め、多数決により製造装置１１５の稼働状態を決定する。例えば、サーバ１２１は、５番の周波数データ１３１０により稼働と判定し、９番の周波数データ１３２０により稼働と判定し、１２番の周波数データ１３３０により非稼働と判定した場合、製造装置１１５の稼働状態としては、稼働として決定する。なお、多数決により決定する構成に限られるものではなく、稼動と非稼働とが判定された場合、稼働状態としては、不明として決定するようにしてもよい。
【００８８】
本実施の形態では、無線通信の容量を考慮して、余裕がある場合には判別用周波数を複数選択することができる。
【００８９】
このように、無線通信の容量を加味して複数の判別用周波数を用いることで、無線通信の通信帯域を逼迫することなく、製造装置の稼働状態の判別の精度を高めることができる。
【００９０】
（３）第３の実施の形態
本実施の形態では、予備の周波数の学習の対象を絞っている点が、第１の実施の形態と異なり、異なる点について主に説明する。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同じ構成については、同一の符号を用いてその説明を適宜省略する。
【００９１】
図１４は、測定モード３２０におけるデータの送信方法の一例を示す図である。図１４の例では、判別用周波数が５番の周波数データ１４１０が常時送られ、５番の前後の周波数データ１４２０が間欠的に送られている。これは、判別用周波数の候補を設定しているからであり、候補となる周波数データを選定して送信していることを示す。
【００９２】
予備の周波数の学習の対象を絞る方法は、判別用周波数の前後の周波数に絞る構成に限られるものではなく、ＳＮ比が上位の周波数に絞る構成としてもよいし、その他の構成としてもよい。
【００９３】
本実施の形態では、サーバ１２１は、ステップＳ６０７にて、判別用周波数に加えて予備の周波数を設定し、測定装置１１２に通知する。かかる通知により、測定装置１１２は、ステップＳ６１２にて、判別用周波数の周波数データを常時送信し、予備の周波数の周波数データを間欠的に送信する。
【００９４】
このように、判別用周波数の候補を絞ることで、学習に必要な最低期間を短くすることができる。
【００９５】
以上のように、様々な対象装置の稼働状態を精度よく迅速に識別することができるので、信頼性の高いシステムを実現することができる。
【００９６】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を稼働状態測定システム１００に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の稼働状態測定システム、稼働状態測定方法に広く適用することができる。
【００９７】
また上述の実施の形態においては、データ処理装置は、ＦＦＴおよび区分積分を行い、解析装置に周波数データを送信する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、データ処理装置は、ＦＦＴを行い、区分積分を行うことなく、解析装置に周波数データを送信するようにしてもよい。
【００９８】
また上述の実施の形態においては、ゲートウェイ１１３とサーバ１２１との間にＬＴＥ端末１１４が設けられる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ゲートウェイ１１３とサーバ１２１との間にＬＴＥ端末１１４が設けられなくてもよいし、他のネットワーク機器が設けられていてもよい。
【００９９】
また上述の実施の形態においては、説明の便宜上、ＸＸテーブル、ＸＸファイルを用いて各種のデータを説明したが、データ構造は限定されるものではなく、ＸＸ情報などと表現してもよい。
【０１００】
また、上記の説明において各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【０１０１】
また上述した構成については、本発明の要旨を超えない範囲において、適宜に、変更したり、組み替えたり、組み合わせたり、省略したりしてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１００……稼働状態測定システム、１１０……工場、１１１……設備、１１２……測定装置、１１３……ゲートウェイ、１１４……ＬＴＥ端末、１１５……製造装置、１１６……加速度センサ、１２０……データセンタ、１２１……サーバ。
【図１】
2019239564.tif 000003
【図２】
2019239564.tif 000004
【図３】
2019239564.tif 000005
【図４】
2019239564.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019239564.tif 000011
【図１０】
2019239564.tif 000012
【図１１】
2019239564.tif 000013
【図１２】
2019239564.tif 000014
【図１３】
2019239564.tif 000015
【図１４】
2019239564.tif 000016
【国際調査報告】
2019239564.tif 000017
2019239564.tif 000018
2019239564.tif 000019
2019239564.tif 000020