JP2019020825A - 営農設備監視管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔地で機械の状態を把握し、故障を予測して通知する営農設備監視管理システムの提供。【解決手段】営農施設に相当するカントリーエレベータ１００に備えられる機械設備を監視して記録し、前記記録を監視管理手段である監視管理用コンピュータ１９０にて収集し、前記収集した記録を、ネットワークを通じて記録手段となるデータサーバ３１０に保管し、前記記録を元に監視センタである状態監視センタ３２０にて設備の状態を分析し、この分析した結果に基づいて、機械設備の故障の予兆を把握し、状態監視センタ３２０よりカントリーエレベータ１００に警報を出すこと。【選択図】図１

Description

本発明は、カントリーエレベータなどの営農設備に用いられる機械類の故障の予防保全をする為に監視・管理を行う技術であり、詳しくは、モータなどの運動部の運転状態をモニタリングし、異常の兆候が見られるときに適宜対応する技術に関する。

従来、カントリーエレベータなどの営農施設は、その施設内で使用される機械類が故障した時に、メーカーの技術・アフターサービス担当者に連絡をし、連絡を受けた担当者が現地でトラブルを解決するという手法が採られていた。当然ながら、故障発生から修理完了までの間、設備は停止させなければならない。しかしながら、穀物の収穫時期は一時期に集中してしまうことから、繁忙期の機器の故障は作業の遅延だけでなくその後の作業計画にまで影響を及ぼす事になる。この対策として営農施設毎のサービス員の配置が考えられるが、多くの人材を確保することは困難であり、営農施設毎に配置することは現実的とは言えない。

特許文献１には、穀物乾燥機制御方法ついての技術が開示されている。穀物乾燥装置の偶発的事故への対応情報などの機械情報を有する機械情報センタと、穀物乾燥装置とをパーソナルコンピュータを介して接続し、この穀物乾燥装置の機械情報の問い合わせとその情報の入手のための接続は、特定のユーザー個別キーワードを指定することにより可能としている。そして、メーカーとエンドユーザーの間だけ通信可能とし、機械が故障した際には、エンドユーザーが故障対応を素早く知ることができるようにしている。

特開平１０−７３３７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術でも、以下のような問題が考えられる。営農設備は、ユーザーが機械に詳しくメンテナンスを適切に行える場合ばかりではないため、故障情報を開示されても、直ちに故障原因を特定できたり、故障状況をメーカーに適切に知らせることができたりするとは限らない。また、機械が故障してからしか、機械の故障に対処出来ない点は同様であるため、機械の停止によって、収穫時期などの繁忙期に設備が停止し、製品の品質低下に繋がる問題の解決は困難である。また、収穫時期には２４時間機械を稼働させる必要があり、故障が発生した場合にはいち早く対応しなければならない事を考えると、これに対応する技術員やメンテナンス員の負担になる点も解決が困難である。

そこで、本発明はこのような課題を解決する為に、遠隔地で機械の状態を把握し、故障を予測して通知する営農設備監視管理システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の一態様による営農設備監視管理システムは、以下のような特徴を有する。

（１）営農施設に備えられる機械設備を監視して記録し、前記記録を監視管理手段にて収集し、前記収集した記録を、ネットワークを通じて記録手段に保管し、前記記録を元に監視センタにて前記機械設備の状態を分析し、この分析した結果に基づいて、前記機械設備の故障の予兆を把握し、前記監視センタより前記営農施設に警報を出すこと、を特徴とする。

（２）（１）に記載の営農設備監視管理システムにおいて、前記記録が、機械設備の稼働時間、稼働回数、電流、又は温度であり、前記記録を元に分析された結果は、前記機械設備ごとに定められた基準を参考に故障の予兆を把握すること、が好ましい。

上記（１）又は（２）に記載の態様によって、監視センタが営農施設にある機械設備の状態を把握することができ、故障の予兆を把握した際には必要に応じたメンテナンスをすることができる。このため、営農設備の安定的な運営が実現可能となる。これは、監視管理手段が機械設備の、例えば稼働時間や、稼働回数、電流、温度などの情報を収集して記録をする。これを元に監視センタで分析し、傾向を把握して機械設備の変調をつかむ。そして、機械設備の故障の予兆を把握する。その情報を元に、営農施設に対して警報を出す。このような手順によって、営農施設の機械の故障による設備停止を未然に防ぐことが可能になるのである。

この警報の際に、例えばメンテナンスの指針を伝える事で、機械設備の故障などが発生する前にメンテナンスの必要性をユーザーに伝え、認識して貰うことで、スムーズなメンテナンスが行える。そうすることで、営農設備の停止といった事態を防ぐことが可能となる。これは、課題で説明したように、ユーザーが必ずしも機械に詳しくなく、メンテナンスが適切に行われていないケースも想定され、機器トラブルが発生した場合にも、どの部分が故障して問題になっているかがハッキリしない事が、短時間での問題解決の妨げになることがありうる。しかし、事前に監視センタが営農施設の機器の状態が把握できていることで、故障の予兆を察知できる可能性が高く、万が一故障した場合にも、故障箇所が把握できているために素早い対応が可能となる為である。こうすることで、営農施設が繁忙期に長期間設備停止するといった最悪の事態を避けることが可能となる。

本実施形態の、カントリーエレベータの概略図である。 本実施形態の、揚穀機の概略図である。 本実施形態の、状態監視システムの概略図である。

まず、本発明の実施形態について、図面を用いて説明を行う。図１に、本実施形態の、カントリーエレベータ１００の概略図を示す。営農施設であるカントリーエレベータ１００は、バケットエレベータタイプを採用している揚穀機１１０、サイロ用揚穀機１２０、排出用揚穀機１４０や、穀物を収蔵する複数のサイロ１５０、そしてサイロ１５０の上に配置される投入用ベルトコンベア１３０等を備えた設備である。なお、営農施設としては、カントリーエレベータ１００の他にも種子センタなど多種多様な施設がある。しかし、本実施形態では説明の簡略化のためにカントリーエレベータ１００について説明を行う。もちろん、他の営農施設に本発明を適用することを妨げるものではない。

まず、カントリーエレベータ１００の簡単な使用手順について説明を行う。搬入車２０１は、収穫された穀類が積まれた状態でカントリーエレベータ１００の前に移動する。そして、搬入車２０１から搬送コンベア１０１に穀類が移され、揚穀機１１０によって穀類が持ち上げられる。そして、マグネットセパレータ１８０を通して、穀類の中に混じっている金属類などの夾雑物を除き、所定の重量になったら供給を止める機能を有するホッパースケール１７０を介して、サイロ用揚穀機１２０に供給される。

その後、サイロ１５０の上に配置されている投入用ベルトコンベア１３０まで運ばれる。そして、投入用ベルトコンベア１３０から、上部ロータリーバルブ１３１を介してサイロ１５０に投入される。サイロ１５０からは下部ロータリーバルブ１５２を介して排出用コンベア１５１によって排出用揚穀機１４０に運ばれ、振動機１６０とホッパースケール１７０を介して搬出車２０２に積み込まれる。こうしてカントリーエレベータ１００はサイロ１５０内に穀類を保管し、適切なタイミングで搬出車２０２によって穀類を運び出す。

なお、図では省略しているが、カントリーエレベータ１００の規模によって複数のサイロ用揚穀機１２０が備えられ、運用される。また、投入用ベルトコンベア１３０の駆動にも、モータやチェーンが用いられている。更に、こうしたカントリーエレベータ１００に図示しない集塵装置を備える。また、上述した揚穀機１１０、サイロ用揚穀機１２０、排出用揚穀機１４０は、バケットエレベータと呼ばれる揚穀機が備えられることが多く、揚穀機は外部からの害虫・害獣の侵入を防ぐために密閉型のタイプを採用しているケースも多い。また、揚穀機はチェーンコンベアやスクリューコンベアなどを用いる場合もあるが、本発明はこうしたタイプにも適用が可能である。

図２に、揚穀機の概略図を示す。バケットエレベータの構造はほぼ同じである為、揚穀機１１０を代表して説明する。揚穀機１１０には、バケット１１１と呼ばれる容器がベルト１１２に等間隔に取り付けられて、揚穀機１１０の下部から上部まで移動する構成となっており、バケット１１１で穀物をすくい取った後に、揚穀機１１０の上部まで穀物を運ぶ。このベルト１１２の駆動手段としてモータ１１５が用意されている。なお、本実施形態のバケットエレベータにはベルト１１２が採用されているが、チェーンなど他の動力伝達手段を用いても良い。

図３に、状態監視システムの概略図を示す。カントリーエレベータ１００の近くには監視管理用コンピュータ１９０が配置されている。監視管理用コンピュータ１９０は、ＶＰＮ（バーチャル・プライベート・ネットワーク）を介してデータサーバ３１０と接続されている。また、ＶＰＮを介して状態監視センタ３２０とメンテナンス部隊３３０とも接続されている。カントリーエレベータ１００からは、後述する複数のデータが吐き出されるため、監視管理用コンピュータ１９０で収集した上で、データサーバ３１０にデータを蓄積する。なお、ここでは単にデータサーバ３１０と表現しているが、クラウド型のデータベースを活用することを妨げない。

カントリーエレベータ１００で、監視管理用コンピュータ１９０に収集されるデータは、揚穀機１１０、サイロ用揚穀機１２０、排出用揚穀機１４０など、バケットエレベータに備えられているモータ、また、搬送コンベア１０１、投入用ベルトコンベア１３０、排出用コンベア１５１などのコンベアに備えられているモータの稼働時間や稼働回数、振動、温度、電流値などについてである。もちろん、モータ以外の可動部についても監視することも好ましい。

表１に、監視データに関する表を示す。表中、「ＰＬＣ管理情報」とあるのは、カントリーエレベータ１００で用いられる機器の制御を行うＰＬＣ（プログラマティブ・ロジック・コントローラ）に備えられる機能を利用して得られる情報に関する項目である。「監視管理ＰＣ管理情報」とあるのは、監視管理用コンピュータ１９０に集められる情報に関する項目である。「データサーバ管理情報」とあるのは、ＶＰＮで接続されたデータサーバ３１０に集められる情報に関する項目である。これらの項目は「イベント」と「ログ」毎にそれぞれ異なるアクションが設定されており、クラウドにて情報が蓄積され、状態監視センタ３２０によってデータ解析が行われる。

なお、「ＰＬＣ管理情報」は一旦、制御盤に備えられたＰＬＣのレジスタに記録され、これを監視管理用コンピュータ１９０に送られた上で整理され、データサーバ３１０に送られる構成となっている。また、この表１に示した内容はあくまで例示であり、これ以外の処理を行う事を妨げない。そして、データサーバ３１０に蓄積されたデータを用いて、状態監視センタ３２０にてデータ解析を行う。

データに関しては、例えば揚穀機１１０のモータ１１５に関する温度データや振動データなど、直接的に故障の有無が理解し易いものや、異常の報告などから非常停止の回数や頻度、或いは通信異常等と言ったトラブルを抱えていると直接的に理解し易いものを分析する他、稼働時間や稼働回数など直接的にトラブルを示すものではないが、経年劣化を測る上で役立つデータを使う事が考えられる。また、工程に関する情報や在庫量に関するデータなど、或いは、モータ１１５の直接的なデータでは無い情報も含めて、傾向を整理することで、故障の予兆の判断材料とする。

こうしたデータの集合体は、複数の営農施設で共通する傾向を示すものや、地域性などの影響を受ける可能性など、様々なデータを加味して状態監視センタ３２０にて解析される。なお、カントリーエレベータ１００などの運転を続けるうちに傾向などを把握して学習するような形であっても良い。こうした、傾向より判断して、必要に応じてメンテナンス部隊３３０へと情報を送り、カントリーエレベータ１００などの営農施設のメンテナンスに役立てる。

本実施形態の営農設備監視管理システムは上記構成であるため、以下に示すような作用及び効果を奏する。

まず、本実施形態による営農設備監視管理システムを用いる事で、遠隔地で機械の状態を把握し、故障を予測して通知する事が可能になる点が挙げられる。これは、本実施形態による営農設備監視管理システムが、営農施設に相当するカントリーエレベータ１００に備えられる機械設備（揚穀機１１０、サイロ用揚穀機１２０、投入用ベルトコンベア１３０、排出用揚穀機１４０等）を監視して記録し、前記記録を監視管理手段である監視管理用コンピュータ１９０にて収集し、前記収集した記録（稼働時間、稼働回数、振動、電流、温度等）を、ネットワークを通じて記録手段となるデータサーバ３１０に保管し、前記記録を元に監視センタである状態監視センタ３２０にて設備の状態を分析し、この分析した結果に基づいて、機械設備の故障の予兆を把握し、状態監視センタ３２０よりカントリーエレベータ１００に警報を出すこと、を特徴とすることによる。

カントリーエレベータ１００などの営農施設は、定期的なメンテナンスが必要であるが、繁忙期などに機械が故障してしまうと、早急な対応を迫られるケースが多い。しかしながら、本実施形態のようにデータサーバ３１０に適宜、揚穀機１１０、サイロ用揚穀機１２０、投入用ベルトコンベア１３０、排出用揚穀機１４０等の記録（稼働時間、稼働回数、振動、電流、温度等）が保管され、それを状態監視センタ３２０で分析しておくことで、カントリーエレベータ１００内で使われる機械設備のコンディションの概略が把握できる。

例えば、揚穀機１１０のモータに過電流が流れるようになったり、非常停止が出るようになったり、運転中の温度が想定以上に上がる状況が確認された場合や、チェーン周辺に取り付けられた加速度センサによって異常な振動が発生するようになった場合など、故障の前兆となるような状況が確認できれば、故障するまでの時間をある程度想定ができるし、在庫量などの把握で交換のタイミングなども推測が可能となる。この結果、早い段階での対策が打てる可能性が出てくる。特に収穫時など、繁忙期にカントリーエレベータ１００を停止する前に対処ができれば、その意義は大きい。故障前に余裕を持って機器の調整や交換が可能となることで、カントリーエレベータ１００の安定的な運転を実現できる。

メンテナンスは、メンテナンス部隊３３０によって行われるが、繁忙期には多数のカントリーエレベータ１００を始めとした営農施設が休み無く稼働する事になるため、同時に故障が発生するなどの事態には対応しきれないケースもある。もちろん、その分の人員を確保することも考えられるが、繁忙期以外の人員配置などの問題も出てくる。また、カントリーエレベータ１００等の営農施設が繁忙期に稼働できなくなると、早期に復旧しなければ農作物の品質などに影響してしまうため、即時対応を求められる。このため、メンテナンス部隊３３０の負担も少なくない。よって、未然に故障を予知してメンテナンスを行うことで、こうしたトラブルを低減させることが可能となる。

揚穀機１１０などを始めとして、カントリーエレベータ１００には複数の機械設備が使用されており、これらは図示しない制御盤に備えられるＰＬＣによって制御されている。ＰＬＣにはレジスタと呼ばれるデータを格納する領域を備えており、ここに稼働時間、稼働回数、異常、電流値などが保存される。また、図示しない温度計や振動計によって取得したデータも保存される。なお、温度や振動は、機械設備に別の目的で備えられたものを流用しても良いし、専用に設けても良い。また、この他に在庫量や工程などの情報もレジスタに記憶させた上で、監視管理用コンピュータ１９０によって情報を整理し、必要なデータに成形してデータサーバ３１０に記録している。

つまり、これらの情報の大半は、営農施設であるカントリーエレベータ１００側が新たに設備を設けずとも取得可能なものであり、ＶＰＮを介してデータサーバ３１０に情報を集めれば、適切なタイミングで状態監視センタ３２０による解析ができ、必要なタイミングでカントリーエレベータ１００に警報を出すことが可能となる。この警報は、営農施設に対して、故障の予兆が確認できたために部品交換などを推奨する、或いはメンテナンスのタイミングを早めることを推奨するなどの内容が考えられる。もちろん、突発的に発生した故障に対していち早く対応を行う事も可能だが、工程や在庫量などの情報などを踏まえて、適切なメンテナンスのタイミングを提案することも可能である。

更に、故障の予兆が把握できていたとしても、営農設備側でのメンテナンスが適切に行われない場合でも、メンテナンス部隊３３０側か状態監視センタ３２０側に必要な保守部品を予めストックしておく等の対応が可能であると考えられる。カントリーエレベータ１００で使う機械設備に使う部品は、ものによっては発注から手配完了するまで時間がかかる種類の部品も存在する。しかし、こうした部品を常に多数ストックしておくことは効率が悪い。だが、機械設備の故障の予兆がある程度把握できれば、このストックする部品の調達予測ができるため、メンテナンスする側にとっても、都合が良い。もちろん、部品がストックされていることで、故障した場合であっても早急に対応することが可能となり、ユーザー側にもメリットが大きいことは言うまでも無い。

以上、本発明に係る営農設備監視管理システムを説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、表１にはデータの管理に関する内容を示したが、あくまで一例である為これに囚われず様々なデータを収集し、データサーバ３１０にアップロードすることを妨げない。また、営農施設の一例としてカントリーエレベータ１００を挙げたが、他の営農施設に本発明を適用する事を妨げない。この場合も、同様に機械設備のデータを収集し、解析し、メンテナンスに役立てる事が可能となる。

１００ カントリーエレベータ
１１０ 揚穀機
１２０ サイロ用揚穀機
１３０ 投入用ベルトコンベア
１３１ 上部ロータリーバルブ
１４０ 排出用揚穀機
１５０ サイロ
１５１ 排出用コンベア
１５２ 下部ロータリーバルブ
２０１ 搬入車
２０２ 搬出車

Claims (2)

1. 営農施設に備えられる機械設備を監視して記録し、
   前記記録を監視管理手段にて収集し、
   前記収集した記録を、ネットワークを通じて記録手段に保管し、
   前記記録を元に監視センタにて前記機械設備の状態を分析し、
   この分析した結果に基づいて、前記機械設備の故障の予兆を把握し、
   前記監視センタより前記営農施設に警報を出すこと、
   を特徴とする営農設備監視管理システム。
2. 請求項１に記載の営農設備監視管理システムにおいて、
   前記記録が、機械設備の稼働時間、稼働回数、電流、又は温度であり、
   前記記録を元に分析された結果は、前記機械設備ごとに定められた基準を参考に故障の予兆を把握すること、
   を特徴とする営農設備監視管理システム。

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