JP3573559B2 - 保守支援システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレベーター等の製品ワークが故障した時あるいは故障兆候がみられた時に復旧を支援する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、故障復旧を支援するものの中で特開平3−137518号公報、特開平3−154846号公報及び特開平3−154847号公報では、故障現象とそれを引き起こす原因との関係等を示すフォールトツリーを用いて、質問と回答の選択を対話形式で行うことにより、1つの故障原因を得ると共に、その故障の修復項目を表示し、また使用された回答の状態が生じる確率が高くなる場合には学習機能が働く故障診断装置を紹介している。
【0003】
また特開平3−288230号公報では、予め故障診断に関するデータを格納している知識ベースと対象プラントからの入力情報とをマッチングすることにより推論して故障診断を行い、その診断結果たる故障情報とその故障と対応する関連情報とその関連情報から逆推論することで得られる故障予報を同時に提供する故障診断エキスパートシステムを紹介している。
【0004】
さらに特開平6−309172号公報では、機器の故障診断・修繕に関する知識ベースを用いて推論すると共に、推論失敗時にはその推論結果に事例データベースをからキーワード検索した結果を付加する知識ベース装置を紹介している。また、この装置は事例データが多くなった場合には事例データをルール知識に変換し知識ベースに登録する手段を持っている。
【0005】
さらに、特開平6−271240号公報においては、エレベーターの故障発生時に、データ収集装置にエレベーターから通信回線を介して取り込まれた故障データと、故障要因が予めツリー状に組み立てられて格納されている知識ベースとを用いて、故障原因事項や故障箇所をコンバイン関数を用いて確率的に推論するエレベーターの故障診断装置を紹介している。
【0006】
さらに、特開平5−168070号公報においては、制御装置の故障発生時に、保守に必要な情報及び保守用部品交換作業手順書を、CRT上に一括して表示させるプラントの保守支援装置を紹介している。
【0007】
さらに、特開平4−201963号公報においては、定期的にエレベーターの運転状態等のデータを電話回線を介して監視センタ装置で採取し、このデータを故障診断プログラムを用いて自動診断を行ない、故障原因や異常箇所を特定するエレベーターの遠隔監視制御装置を紹介している。
【0008】
さらに、特開平3−272985号公報においては、各階層における任意情報伝送のためのフォーマットを統一し、多層の伝送路をハードウエア的に2回路以上接続した中間レベルの制御装置を介し、階層化したコマンドにより複数の伝送路を使用して、任意局間の伝送を行なうことを可能にすることにより、通信に汎用性を持たせたエレベーター制御システムを紹介している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記の故障診断装置では、フォールトツリー構造が大きくなると、対話する回数が増加するために故障原因絞り込み時間は増加し、それに伴い故障復旧時間も増加する。また、以前に生じたことがある故障現象が再び起こった場合、それは使用された回答の高いものから順に(学習機能を働かせて)故障原因を絞り込んていくが、故障は使用形態や使用頻度等の違いによって故障原因は異なることがあるため、学習機能を働かせたことがかえって故障原因絞り込み時間を増加させてしまう恐れがある。次の故障診断エキスパートシステムでは、フォールトツリーを逆推論することで故障予報を行うので、予め作成したフォールトツリーの中に存在しない事柄は故障予報できない。また、故障診断装置と同様に、フォールトツリーが大きくなると故障診断時間は増加する。最後の知識ベース装置においては、事例データの多くなった場合に検索時間が増加し、その結果故障復旧時間は増加する恐れがある。また、事例データをルール知識に変換し知識ベースに登録しておいたとしても、今度は故障診断時間が増加する。
【0010】
また、特開平6−271240号公報に記載の技術においては、故障発生後に推論が作動し、故障発生前に予め推論を進めておくことはできない。
【0011】
また、特開平5−168070号公報に記載の技術においては、異常診断後の保守作業時、保守員に保守内容を一括表示によって把握させるので、復旧時間のうちの作業時間の短縮を図ることができる。しかし、故障等の診断に時間をかけてしまえば、復旧時間もそれに伴い増加してしまう。
【0012】
また、特開平4−201963号公報に記載の技術は、定期点検を遠隔で行なうものであって、故障等による復旧時間の短縮を図ることはできない。
【0013】
また、特開平3−272985号公報に記載の技術は、状況の一括表示あるいは情報の一括伝送によって、管理人、AI診断システム、及び保守員に故障等を早期発見させるものであるが、発見後の復旧を支援することはできない。
【0014】
本発明は、以上の課題を鑑みてなされたものであり、故障等による復旧時間の短縮を図る保守支援システムを提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、
保守対象となる製品の使用形態や使用頻度を含むデータを収集するデータ収集手段と、
製品の故障現象と、当該故障現象に対する対策方法とを、前記製品の使用形態と使用頻度毎に対応づける知識ベースを格納する手段と、
故障現象がまだみられない製品それぞれに対して、前記データと前記知識ベースとに基づいて、故障現象が生じた場合に取るべき対策を、故障現象毎、製品毎に順位づけて予測する予測手段と、
を有することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下にエレベーターを例にして本発明を説明する。システムの基本構成を図1に示す。解析ステーション101は故障現象とそれを引き起こす原因、対策方法との関係等を示す知識ベース102とエレベーター106から収集される故障事例、故障兆候事例、エレベーター個別情報、稼動情報、予防保全情報及び予測結果が格納されているデータベース103と接続され、さらに、ユーザがデータや知識等を登録したり、更新したりするための入力装置104と予測結果等を出力するための出力装置105と接続されている。
【0017】
解析ステーション101の機能ブロック図を図2に示す。解析ステーション101は、ユーザが知識を知識ベース102に登録する時に作動する知識登録手段201と、その知識を知識ベース102に格納する時に作動する知識格納手段202と、故障事例、故障兆候事例、稼動情報及び予防保全情報等をエレベーター106から逐次収集するデータ収集手段203と、それらのデータを選別してデータベース103に格納する時に作動するデータ格納手段204と、ある使用頻度を表すパラメータを別のパラメータに変換する時に作動するパラメータ変換手段205と、知識ベース102及びデータベース103を基に故障発生予測をする時に作動する故障発生予測手段206と、予測結果をデータベース103に格納する時に作動する予測結果格納手段207と、故障事例とエレベーター個別情報を基に故障率をグループ毎に(例えば使用環境や用途毎に)算出したり、故障兆候事例とエレベーター個別情報を基に故障兆候率(ある時点まで動作してきたドア等のアイテムが引き続く単位期間内に故障兆候を起こす割合)をグループ毎に算出したり、それらの結果を検定したりして故障・故障兆候の発生傾向を分析する時に作動する分析手段208と、分析結果と予めユーザが設定した基準値と比較して超過した場合に警報を発する警報手段209と、知識ベース102やデータベース103を更新する時に作動する更新手段210と、予測結果とエレベーター106からの収集データを基にして故障診断を行う時に作動する診断手段211と、予測結果等を出力する時に作動する出力手段212を有している。
【0018】
知識ベース102の知識ベース構造を図3に示す。知識には環境や用途や設置箇所等の使用形態に関するファイル301と走行時間や起動回数や開閉回数等の使用頻度に関するファイル302とドア開閉時間異常のような時間異常や停止位置異常のような位置異常や異常音等の故障兆候に関するファイル303があり、それぞれには故障現象、故障部位及び対策方法が記載され、格納されている。
【0019】
データベース103のテーブル構造を図4に示す。テーブルはエレベーター個別情報テーブル401、故障事例テーブル402、故障兆候事例テーブル403、予防保全情報テーブル404、稼動情報テーブル405、予測結果テーブル406の計6種類ある。
【0020】
エレベーター個別情報テーブル401には、高温地域や塩害地域等の使用環境と乗用や荷物用等の用途と工場やビル等の設置箇所のような個々のエレベーターを特徴づけるための使用形態データが格納されている。なお、使用環境はエレベーター106からの逐次収集される稼動情報を基に更新する。故障事例テーブル402及び故障兆候事例テーブル403には現象、原因部位及び対策内容等のデータが格納されている。なお、故障事例とは「ドア開かず」のような、部位等が規定の機能を失った後に収集されるデータを指し、故障兆候事例とは「ドア開閉時間異常」のような予め設定した基準値外になった後に収集されるデータを指す。予防保全情報テーブル404には点検実施日や作業内容等のデータが格納され、稼動情報テーブル405には走行時間や起動回数や測定温度等のデータが格納され、予測結果テーブル406には故障現象毎、使用頻度毎、エレベーター毎に故障部位や対策方法を記載したデータが格納されている。
【0021】
予測結果の格納例を図5に示す。予測結果は故障現象毎、使用頻度毎及びエレベーター毎に分けられて格納される。また、予測結果の更新は事例が収集される毎に、あるいは季節による温度変化等のように使用環境が変わる毎に、あるいは設定した使用頻度間隔が変わる毎に更新される。予測結果501において、現象1におけるエレベータAの予測結果は使用頻度0から100までの間隔で有効で、100を越えたら、予測結果は新たに更新される。
【0022】
ユーザが入力するためのメニュー画面例を図6に示す。ユーザが入力する事項には、知識を登録/更新する事項601とデータを更新する事項602と基準値設定、パラメータの変換命令等を行う事項603がある。
【0023】
解析ステーションの動作の概略フローチャートを図7に示す。まずステップ701では、データ収集手段203によるデータ収集処理とユーザによる入力命令を解析ステーション101が認識する処理が逐次行われている。次にステップ702において、ユーザによる入力命令を認識したかどうかを判断する。認識した場合はステップ703でその命令が知識の登録/更新命令かデータの更新命令かそれ以外の命令かどうかを判断する。このステップ703で知識の登録/更新命令と判断されれば、ステップ704で知識登録手段201と更新手段210と知識格納手段202が作動し、その後にステップ708に移る。ステップ703でデータの更新命令と判断されれば、ステップ705で更新手段210とデータ格納手段204が作動し、その後にステップ708に移る。ステップ703でそれ以外の命令と判断されれば、ステップ706に進み、基準値設定等の設定命令かどうかを判断する。ここで、設定命令と判断されればステップ714で基準値設定等の設定が行われた後、すべての処理は終了となる。設定ではなくパラメータ変換命令と判断されればステップ707でパラメータ変換手段205が作動しステップ708に進む。ステップ708では、故障発生予測手段206が作動し、次のステップ709では事例があるかどうかを判断する。事例がある場合にはステップ710で分析手段208と警報手段209と更新手段210が作動してからステップ711に移る。これに対して事例がない場合は即座にステップ711に移る。その後ステップ711で予測結果格納手段207が作動してからすべての処理の終了となる。ステップ702でユーザ入力命令ではないと判断されればステップ712で収集データが異常発生に関するデータかどうかを判断する。異常発生であるならステップ713で診断手段211と出力手段212が作動してからステップ705に移る。ステップ712で収集データが稼動データ等の異常発生に関係ないデータなら即座にステップ705に移る。
【0024】
図7におけるステップ704の詳細フローチャートを図8に示す。まずステップ801でユーザの入力命令が知識の新規登録かどうかを判断する。新規登録の場合はステップ802で知識登録処理をし、ステップ804で知識格納処理が行われた後すべての処理の終了となる。ステップ801で更新命令の場合はステップ803で知識更新処理をし、ステップ804で知識格納処理が行われた後すべての処理の終了となる。
【0025】
図7におけるステップ705の詳細フローチャートを図9に示す。まずステップ901でデータの更新かどうかを判断する。データ更新と判断されればステップ902でデータ更新処理が行われ、ステップ903でデータ格納処理が行われた後すべての処理の終了となる。ステップ901でデータの新規登録のようなデータの更新ではない場合は即座にステップ903に進み、ステップ701で収集されたデータを格納した後すべての処理の終了となる。
【0026】
図7におけるステップ707の詳細フローチャートを図10に示す。まずステップ1001で、データベース103から使用頻度データ等を抽出する。次にステップ1002で使用頻度パラメータの比較分析を行う。続いてステップ1003でユーザがパラメータ変換を要求するかどうかを判断する。比較対象のパラメータが相関関係にある等の理由でパラメータ変換を要求すれば、ステップ1004でパラメータ変換を行い、その後すべての処理の終了となる。対してパラメータ変換を要求しないなら即座にすべての処理の終了となる。なお、パラメータ変換手段を設ける理由は、エレベーターが稼動した後からエレベーターに精度の良い使用頻度計測手段が設置された場合等に、故障・故障兆候発生傾向を精度良く分析できるようにするためである。
【0027】
パラメータ変換の様子を図11に示す。この図では、エレベーターの稼動開始時には走行時間しか収集できずにいたが、その後、新規の測定手段により起動回数が収集できるようになり、両者の比較分析から総起動回数を算出した様子を示している。なお、エレベーターの稼動開始時には起動回数しか収集できずにいたが、その後、新規の測定手段により走行時間が収集できるようになった場合には、両者の比較分析から総走行時間を算出することもできる。
【0028】
また、エレベーターの稼動開始時には走行時間しか収集できずにいたが、その後、新規の測定手段によりドア開閉回数が収集できるようになった場合には、両者の比較分析から総ドア開閉回数を算出することもできる。また、エレベーターの稼動開始時にはドア開閉回数しか収集できずにいたが、その後、新規の測定手段により走行時間が収集できるようになった場合には、両者の比較分析から総走行時間を算出することもできる。さらに、起動回数とドア開閉回数とについても、同様に、一方から他方を推定することができる。
【0029】
図7におけるステップ708の詳細フローチャートを図12に示す。まずステップ1201で稼動情報テーブル405から予測対象のエレベーターαの使用頻度βを抽出する。次にステップ1202で以前予測した時の使用頻度γを含む、知識ベース102の使用頻度ファイルの範囲δと使用頻度βを比較する。続いてステップ1203で範囲δの中にβが含まれるかどうかまたは新規の予測かどうかの判断をする。範囲δの中にβが含まれないか新規の予測の場合は、ステップ1204でエレベーター個別情報テーブル401からエレベーターαに関するデータεを抽出する。その後ステップ1205でデータεと使用頻度βと知識ベース102を照合し、ステップ1206で予測結果を組立て、ステップ1207で予測結果を記憶し、ステップ1208に移る。
【0030】
対して、ステップ1203で 範囲δの中にβが含まれるか新規の予測でない場合は、即座にステップ1208に移る。ステップ1208では他の予測を行うかどうかの判断をし、もし他の予測を行うならステップ1201に戻り、予測を行わないならすべての処理の終了となる。
【0031】
予測方法を図13に示す。予測結果の算出方法は各場面で異なり、大きく分けると図13のように3段階に分けることができる。事例がない初期段階(第1段階)では、データベース103のエレベーター個別情報401と知識ベース102の使用形態ファイルと使用頻度ファイルを基に予測される。例えば、図13におけるエレベーターAの現象1の予測結果は、エレベーターAのエレベーター個別情報とそれをキーとした知識ベース102の使用形態ファイルと使用頻度ファイルを基に作成されている。次の事例が収集された段階(第2段階)では、他のエレベーターで起こった故障事例と予測対象エレベーター自体で起こった故障兆候事例と他のエレベーターで同等な使用頻度に起こった故障兆候事例を基に第1段階で求めた予測結果が更新される。例えば、図13におけるエレベーターAの現象1の予測結果は、エレベーターBの故障事例とエレベーターAの故障兆候事例を基にして更新されている。その次の警報出力段階(第3段階)では、警報出力させた項目を基に優先的に予測結果が更新される。例えば、図13におけるエレベーターAの現象1の予測結果は、警報出力させた高温と走行時間300時間という項目を基にして更新されている。
【0032】
図7におけるステップ710の詳細フローチャートを図14に示す。まずステップ1401では、データベース103のエレベーター個別情報、故障事例、故障兆候事例、予防保全情報及び稼動情報を用いて故障率や故障兆候率を算出して、故障・故障兆候発生傾向を分析する。次にステップ1402で分析結果と予め設定した基準値を比較して、その基準値を超過したかどうかを判断する。超過した場合はステップ1403で警報1を出力し、ステップ1404でχ2検定等が行われる。ここで、検定を行う理由は警報1の警報が統計的見地で正しいものかどうかを判断するためである。続いてステップ1405で検定結果と予め設定した基準値を比較して、その基準値を超過したかどうかを判断する。超過した場合はステップ1406で警報2を出力し、ステップ1407で予測結果及び知識ベース102を更新してからすべての処理の終了となる。またステップ1402及びステップ1405において、基準値を超過しないと判断されれば、即座にすべての処理の終了となる。
【0033】
図7におけるステップ713の詳細フローチャートを図15に示す。まず、ステップ1501では故障発生かどうかを判断する。故障発生の場合はステップ1502で故障現象及び製品番号を収集データから抽出する。次にステップ1503で故障現象及び製品番号をキーにして予測結果テーブル406から予測結果を抽出する。続いてステップ1504で、その予測結果を出力装置105に出力してからすべての処理の終了となる。対してステップ1501において、ドア開閉時間異常等のように故障発生に至っていない場合はステップ1505でその異常状況を出力装置105に出力してからすべての処理の終了となる。
【0034】
【発明の効果】
本発明では、故障あるいは故障兆候がみられる前にいつ頃どんなことが起こり、どんな対応とればよいか等を製品ワーク毎、使用頻度毎に予測して格納しておくので、故障あるいは故障兆候が発生したときに即座に対処ができ、復旧時間が短縮される。また、故障・故障兆候発生傾向分析手段によって算出された結果と予め設定された基準値と比較してその基準値を超過した場合に警報する手段とその警報と共に予測結果及び予め格納されている知識を更新する手段によって、故障あるいは故障兆候の原因究明推論の成功率が事例の増加とともに向上し、復旧時間が短縮される。さらに、使用頻度を表すパラメータを別の使用頻度を表すパラメータに変換する手段を設けることによって、製品ワークが稼動した後から製品ワークに精度の良い使用頻度を計測する手段が設置される場面にも対応がとれるので、使用頻度別の故障・故障兆候発生傾向分析の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】システムの基本構成図。
【図2】解析ステーションの機能ブロック図。
【図3】知識ベースの構造の説明図。
【図4】データベースの構造の説明図。
【図5】予測結果の格納例の説明図。
【図6】ユーザが入力するためのメニュー画面例の説明図。
【図7】解析ステーションの動作の概略フローチャート。
【図8】ステップ704の詳細フローチャート。
【図9】ステップ705の詳細フローチャート。
【図10】ステップ707の詳細フローチャート。
【図11】1パラメータ変換の様子の説明図。
【図12】ステップ708の詳細フローチャート。
【図13】予測方法の説明図。
【図14】ステップ710の詳細フローチャート。
【図15】ステップ713の詳細フローチャート。
【符号の説明】
101・・・解析ステーション、102・・・知識ベース、103・・・データベース、104・・・入力装置、105・・・出力装置、106・・・エレベーター、201・・・知識登録手段、202・・・知識格納手段、203・・・データ収集手段、204・・・データ格納手段、205・・・パラメータ変換手段、206・・・故障発生予測手段、207・・・予測結果格納手段、208・・・分析手段、209・・・警報手段、210・・・更新手段、211・・・診断手段、212・・・出力手段、301・・・使用形態ファイル、302・・・使用頻度ファイル、303・・・故障兆候ファイル、401・・・エレベーター個別情報テーブル、402・・・故障事例テーブル、403・・・故障兆候事例テーブル、404・・・予防保全情報テーブル、405・・・稼動情報テーブル、406・・・予測結果テーブル、501・・・予測結果例、601・・・ユーザによる知識登録/更新事項、602・・・ユーザによるデータ更新事項、603・・・ユーザによるその他の入力事項、701・・・データ収集とユーザ入力認識処理、702・・・ユーザ入力判断処理、703・・・ユーザ要求判断処理、704・・・知識登録/更新/格納処理、705・・・データ更新/格納処理、706・・・設定命令判断処理、707・・・パラメータ変換処理、708・・・予測処理、709・・・事例有無判断処理、710・・・分析/警報/更新処理、711・・・予測結果格納処理、712・・・異常発生判断処理、713・・・診断/出力処理、714・・・設定処理、801・・・知識新規登録判断処理、802・・・知識登録処理、803・・・知識更新処理、804・・・知識格納処理、901・・・データ更新判断処理、902・・・データ更新処理、903・・・データ格納処理、1001・・・データ抽出処理、1002・・・パラメータ比較分析処理、1003・・・パラメータ変換要求判断処理、1004・・・パラメータ変換処理、1201・・・データ抽出処理、1202・・・データ比較分析処理、1203・・・予測許可判断処理、1204・・・データ抽出処理、1205・・・データ照合処理、1206・・・予測結果作成処理、1207・・・予測結果記憶処理、1208・・・予測要否判断処理、1401・・・事例分析処理、1402・・・基準値超過判断処理、1403・・・警報処理、1404・・・検定処理、1405・・・基準値超過判断処理、1406・・・警報処理、1407・・・更新処理、1501・・・故障発生判断処理、1502・・・データ抽出処理、1503・・・予測結果検索処理、1504・・・予測結果出力処理、1505・・・異常状況出力処理。

Claims (5)

  1. 保守対象となる製品の使用形態や使用頻度を含むデータを収集するデータ収集手段と、
    製品の故障現象と、当該故障現象に対する対策方法とを、前記製品の使用形態と使用頻度毎に対応づける知識ベースを格納する手段と、
    故障現象がまだみられない製品それぞれに対して、前記データと前記知識ベースとに基づいて、故障現象が生じた場合に取るべき対策を、故障現象毎、製品毎に順位づけて予測する予測手段と、
    を有することを特徴とする保守支援システム。
  2. 請求項1記載の保守支援システムにおいて、
    製品に発生した故障現象あるいは故障兆候現象を蓄積する手段と、
    蓄積された故障現象あるいは故障兆候現象に基づいて、前記予測手段により予測された対策の順位を修正する修正手段と、
    を有することを特徴とする保守支援システム。
  3. 請求項1記載の保守支援システムにおいて、
    製品に発生した故障現象を蓄積する手段と、
    前記データと、蓄積された故障現象とに基づいて、故障現象の発生率を使用形態毎、使用頻度毎に算出する分析手段と、
    該分析手段によって算出された発生率が所定の基準値を超過する使用形態または使用頻度のデータに基づいて予測された対策がより上位になるように、前記予測手段により予測された対策の順位を修正する修正手段と、
    を有することを特徴とする保守支援システム。
  4. 請求項3記載の保守支援システムにおいて、
    前記分析手段によって算出された発生率が所定の基準値を超過する使用形態または使用頻度のデータに基づいて、前記知識ベースを修正する手段を有することを特徴とする保守支援システム。
  5. 請求項1記載の保守支援システムにおいて、
    製品の稼働開始時から収集することができた製品の使用頻度を表す第1のパラメータの値に基づいて、製品の稼働開始時には収集することができず、製品の稼働後しばらく時間が経過してから収集することができるようになった製品の使用頻度を表す第2のパラメータの値から、製品の稼働開始時からの前記第2のパラメータの値を前記製品の使用頻度として推定する手段を有することを特徴とする保守支援システム。
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