JP6138066B2 - 統合維持管理システム - Google Patents
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Description
変電所の保全関係者であるユーザは、受変電設備のコンピュータを用いて、インターネットを介してサービス提供者のウェブサーバにアクセスする。このウェブサーバには、受変電設備部品管理システムが組込まれ、ログイン後に受変電設備部品管理の機能を選択するためのメニュー画面が表示される。
受変電設備部品管理システムは、データを取り込む処理プログラムと、公開用の受変電設備の部品管理情報をもつ部品管理データベース、記録管理データベース、経歴管理データベース、保全計画データベース、更新基準データベース、ならび顧客情報データベースなどの複数のデータベースによって構成されている。
専門技術者は、解析した保全情報を部品管理システムに登録されている各種のデータベースに登録するとともに、システム管理者に登録したことを連絡し、システム管理者は、システム管理者用コンピュータにより、データが正常に登録されたかを確認し、ユーザに登録が完了したことを通知する。
サービス提供者は、ユーザから提供された保全情報のみならず、新しい技術情報や、他の受変電設備において発生した不具合等で、対策が必要な情報等も受変電設備部品管理システムの各種のデータベースに登録するとともに、システム管理者に登録したことの通知連絡を行う。
また、更新、交換が必要な部品リストの更新情報については、あらかじめ設定された期間ごとに定期的に自動配信され、更新漏れを防止する、きめ細かな保全業務の支援を提供するようになっている。
このため、故障などの事象が発生した時点のリアルタイムな診断ができず、対応が後手に回ることから設備の安定稼動の点で問題があった。
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施の形態1による水設備プラントの統合維持管理システムを示すシステム構成図である。
図1において、統合維持管理システムは、上下水道局などの機場101に設置するシステムと、プラント設備を製造したメーカ102に設置するシステムとの2つで構成されている。2つのシステムは、インターネット106を介して、双方向でデータ通信が可能で、外部からの不正なアクセスを防止するために、ファイアウォール105がそれぞれの側に設置されている。
また、2つのシステムは、データの盗聴防止のための通信路の暗号化や、なりすまし防止のための相手認証、さらに、情報の改ざん防止のための電子署名といった図示しないセキュリティ面の対応も備えている。
プラント設備112は、ポンプ、ろ過機などのプラントを構成する設備である。コントローラ111は、プラント設備112の運転状態の収集や制御を行う。
監視制御装置104は、制御バス110を介してコントローラ111と接続され、双方向で情報の伝達を実現するようになっており、コントローラ111で収集したプラントデータの監視やプラント設備112で発生する事象を監視する。そして、これらのプラントデータの監視やプラント設備112で発生する事象に対して、後述する維持管理サーバ107へ問合せを行い、回答を受信すると、その診断情報をモニタ113(表示部)に表示する。
点検端末103は、保全員114が現場のプラント設備112に携帯し、表示された点検項目に従い点検し、点検した結果を入力する。
図2において、101〜104、107〜114は図1におけるものと同一のものである。図2は、統合維持管理システムにおける監視制御装置104と維持管理サーバ107の機能構成を示している。
統合維持管理システムは、プラント設備の運転状態を監視するプラント設備監視、故障などのアラームの診断を行うプラント設備アラーム診断、プラント設備の故障発生の推移から取替え(更新)が必要なプラント設備を診断する更新設備診断の各機能を備えている。
すなわち、プラント設備監視部202(監視部)は、プラント設備の運転状態を監視する。更新設備診断(機場)部201(第二の更新設備診断部)は、後述するシューハート管理図を用いてプラント設備の故障を診断する。
プラント設備アラーム診断部204(アラーム診断部)は、プラント設備監視部202からのアラーム情報に基づいて、故障の診断を行う。更新設備診断(サーバ)部203(第一の更新設備診断部)は、故障発生の推移を示すトレンド情報を用いて、更新が必要なプラント設備を診断する。
機場101側システムは、プラント設備112の運転状態を収めたプラントデータベースD303を備える。
図5において、横軸に時間、縦軸に故障率を取り、初期故障期間501、偶発故障期間502、磨耗故障期間503を示している。偶発故障期間502の故障率は低くなり、バスタブの形状をもつ曲線になっている。
図6において、シューハート管理図は、JIS Z 9021で定義されたものである。
図6(a)は、縦軸に品質特性値、横軸に群番号(一定時間の間隔でサンプリングしたデータのかたまり)を取るシューハート管理図である。品質特性値として、中心線の上下に上方管理限界(UCL)と下方管理限界(LCL)を設けている。
図6(b)(c)は工程異常を示す点の推移を示し、図6(b)は連続する3点中、2点が領域Aにある図、図6(c)は連続する8点が領域Cを超えた領域にある図である。
なお、図中のA、B、Cは、UCLとLCLの間を1σ間隔で6つの領域に分け、中心線について対称に、順次A、B、C、C、B、Aとしてものである。
プラント設備112には、プラントに流れる上下水の流量や温度等のプロセス量を測定する測定機器や、そのプロセス量を機械的に調整するためのポンプや開閉バルブ等のメカニカル機器や、それらメカニカル機器を制御するための制御機器、あるいは各メカニカル機器や制御機器の機械的ないし電気的なコンディションを確認するために設けられるマイク等の音検出機器ないし電気信号を検出する信号検出機器等の種々のセンシング機器が備えられている。
それら設備から、プラントの監視に必要な事象に関するデータがコントローラ111を介してプラント設備監視部202に送信される。
例えば、プロセス量を測定する測定機器のデータとそれを調整するメカニカル機器に指令を与える制御機器の指令データとを比較参照することで、プロセスの運転の制御状態を演算・評価できるようになっている(ステップS301)。
このとき、プラント設備監視部202は、制御されるべきプロセス量の応答性等に何らかの異変が発生したと判断された場合において(ステップS302)、アラーム情報としてその異変に関連する事象のデータを持たせたアラームデータを、維持管理サーバ107のプラント設備アラーム診断部204へ送信する(ステップS303)。
アラームが発生した設備は、モニタ113上にプラントデータベースD303からあらかじめ表示された系統図や構成図にその対象の設備シンボルを色替えして点滅表示し、事象は音声出力とともにテロップ表示され、その情報をマウスクリックなどのポインティング設備による指定により、原因、対処法を表示する。
なお、設備データベースD301の設備登録データは、設備の情報である機器名、型式、製造年月日、部品情報、製造メーカ、メーカのアドレス番号ないし機器情報を収集した部署のアドレス番号等を登録した内容である。故障データベースD302の故障登録データは、過去に発生したプロセスの不具合や機器の異変等に関する内容とその第1対処法等を登録したものである。
担当技術者109は、アラームが発生した設備の原因調査を行うための点検対象データを点検対象データベースD305から参照したり、故障データベースD302をアラームデータの設備や事象にもとに類似事例を検索したり、担当技術者109がもつ設計情報や技術情報を活用したりして、診断結果として、原因調査のための点検対象部位と点検項目を検討する(ステップS314)。
検討した点検対象部位と点検項目は、調査要請情報項目として担当技術者109が入力することで、プラント設備アラーム診断部204からプラント設備監視部202へ情報が送信される(ステップS315No、S317)。
保全員114は、点検端末103を携帯して現場に出向き、点検対象部位の点検項目に対するプラント設備112の状態を点検端末103に入力する(ステップS306)ことで、プラント設備監視部202を介してプラント設備アラーム診断部204へフィードバック通知され、担当技術者109が結果を参照しながら原因を解析する(ステップS318)。
プラント設備アラーム診断部204が診断したアラームのプラント設備、事象、原因、対処法、点検対象部位、点検対象項目は、診断を行った都度、故障データベースD302、診断データベースD304に蓄積され、以降の診断に利用される。
上述のようにプラント設備アラーム診断部204が受信したアラーム情報は、その事象が発生し、診断した都度、故障データベースD302(アラームデータベース)に蓄積されている。
維持管理サーバ107の更新設備診断(サーバ)部203は、毎日定めた時刻に故障データベースD302を検索し、プラント設備112内の部品で発生したアラーム情報をプラント設備毎に集計し、故障率(アラーム発生率)を計算する。
更新設備診断(サーバ)部203は、過去から現在に至るこの故障率のトレンドを解析し、更新(交換)を行う必要がある設備を診断する。
次の偶発故障期間502は、安定期に見られる故障で、故障率が減少したまま一定の数値を維持し、最後の磨耗故障期間503は、経年劣化が見られる時期で故障率が増加する。
情報を受信した更新設備診断(機場)部201は、モニタ113に交換が必要なプラント設備112として表示し(ステップS404)、判断に使用したトレンドグラフと共に表示され、保全員114に知らせる。
つまり、図6(b)(c)にある「工程異常を示す点の推移」に示すような点の推移が測定したデータに見られた場合、統計的に工程異常、つまり、更新(交換)が必要な設備と判定する。
そして、蓄積の都度、プラント設備112が発する音量データなどを対象に、プラントデータベースD303にある測定値データを一定時間サンプリングし、その平均値を時系列にプロットする。プロットした点をチェックし(ステップS405)、以下のチェック項目(1)(2)に該当したプラント設備を異常設備と診断し(ステップS406Yes)、モニタ113に表示することで、保全員114に通知する(ステップS407)。
(2)図6(c)のように、連続する8点が領域Cを超える、つまり、平均近辺のエリアを超えた値が8点以上存在する場合、異常と判断する。
また、更新(交換)が必要な設備を自動で診断し、故障発生前に保全員に通知するため、停止が許されないプラント設備の安定稼動を確かなものとする。
図7は、この発明の実施の形態2による水設備プラントの統合維持管理システムの更新設備通知の動作を示すフローチャートである。
図7において、ステップS401〜S408は、図4におけるものと同じ処理である。図7では、プラント設備アラーム診断部204に故障履歴データベースD306を設け、更新設備診断(機場)部201に、故障トレンド検索機能(ステップS701)を設けている。
更新設備診断(機場)部201が、故障履歴データベースD306の現在のプラント設備112の故障トレンド(故障率のトレンド)の状態を検索する故障トレンド検索(ステップS701)を行うことで、現在のプラント設備112の修繕対象設備の割り出しを行うようにした。
図8は、この発明の実施の形態3による水設備プラントの統合維持管理システムの更新設備通知の動作を示すフローチャートである。
図8において、ステップS401〜S408、S701は、図7におけるものと同じ処理である。図8では、更新設備診断(機場)部201に、交換設備検索機能(ステップS801)を設け、プラント設備アラーム診断部204に交換設備診断機能(ステップS802)を設けている。
これにより、保全員114は、故障や設備更新を行う際、交換する設備をメーカ102へ問合せでき、推奨する交換設備の情報について、メーカ102から回答を得ることができるようになる。
図9は、この発明の実施の形態4による水設備プラントの統合維持管理システムを示す機能構成図である。
図9において、101〜104、107〜114、201〜204、D301〜D305は図2におけるものと同一のものである。図9では、機場101が、機場1から機場Mまで存在する。設備データベースD301に、設備を使用している機場を登録しておく。設備の故障が発生した場合には、その設備を使用している機場に、故障が発生した設備、現象、原因、対処法を水平展開するようにした。
105 ファイアウォール、106 インターネット、107 維持管理サーバ、
108 モニタ、109 担当技術者、110 制御バス、111 コントローラ、
112 プラント設備、113 モニタ、114 保全員、
201 更新設備診断(機場)部、202 プラント設備監視部、
203 更新設備診断(サーバ)部、204 プラント設備アラーム診断部、
D301 設備データベース、D302 故障データベース、
D303 プラントデータベース、D304 診断データベース、
D305 点検対象データベース、D306 故障履歴データベース。
Claims (4)
- プラント設備の監視及び制御を行う監視制御装置、
及びこの監視制御装置とネットワークにより接続され、上記プラント設備の更新の必要性を診断する維持管理サーバを備え、
上記監視制御装置は、
上記プラント設備の運転状態を示すデータを受信し、異常の発生の有無を監視し、異常発生時には上記データを含むアラーム情報を上記維持管理サーバに通知する監視部と、
上記プラント設備の運転状態を示すデータを時系列にして、上記データの管理限界を示す閾値を超えるデータが所定数あるか否かにより、当該プラント設備の更新の必要性を診断する第二の更新設備診断部と、
この第二の更新設備診断部により更新の必要性ありと診断された上記プラント設備または上記維持管理サーバによって更新の必要性ありと診断された上記プラント設備を保全員に対して表示する表示部とを有し、
上記維持管理サーバは、
上記監視部からのアラーム情報を解析して、上記プラント設備の状態を診断し、対処法を上記監視部に回答するとともに上記アラーム情報及び対処法をアラームデータベースに蓄積するアラーム診断部と、
上記アラームデータベースを定周期で検索し、上記アラームデータベースのアラーム情報を上記プラント設備ごとに集計して、上記プラント設備のアラーム発生率を計算し、上記アラーム発生率のトレンドを解析して、当該プラント設備の更新の必要性を診断し、上記監視制御装置に通知する第一の更新設備診断部とを有することを特徴とする統合維持管理システム。 - 上記第一の更新設備診断部は、上記プラント設備の上記アラーム発生率のトレンドを解析するとともに、当該プラント設備の上記アラーム発生率のトレンド情報をアラーム履歴データベースに保存し、上記監視制御装置から随時参照できるようにしたことを特徴とする請求項1記載の統合維持管理システム。
- 上記第一の更新設備診断部は、上記監視制御装置からの問い合わせに応じて、更新対象のプラント設備に替わる新しい設備に関する情報を提供することを特徴とする請求項1または請求項2記載の統合維持管理システム。
- 上記監視制御装置は、複数のプラント設備に対して各別に設けられ、
上記維持管理サーバは、上記異常が発生したプラント設備と同一仕様のプラント設備を監視及び制御する他の監視制御装置へ、上記アラーム情報及び対処法を送信することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項記載の統合維持管理システム。
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