JP2002073154A - 設備機器診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 設備機器の運転状況をユーザ側で解析が出来
る設備機器診断システムを提供すること。 【解決手段】 設備機器１に取り付けられた設備状態検
知器２ａ，２ｂにより検知された設備状態検知情報を設
備管理データ処理部３で信号処理し、その信号処理され
た情報を設備状態判定部において管理基準値に対してレ
ベル判定して出力し、そのレベル判定された設備機器１
の関連情報を設備監視部５で収集、処理して通信網を介
して高度解析診断部６に送信し、該高度解析診断部６で
設備監視部５から送られた情報を高度解析して該当する
設備機器１の異常の原因と、その改善対策を特定し、そ
の特定した結果を設備監視部５に送信する。また、高度
解析診断部から設備監視部５へ設備管理データ解析用プ
ログラムをアップロードして、ユーザ側Ｂで高度解析出
来るように構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、設備機器の状態を
管理、診断するシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的な企業の工場等の設備機器
の管理は、設備機器を管理する者が設備機器の運転状況
を常時ウオッチングしながら、設備機器の振動、音、圧
力、温度等に異常が生じれば現場において該当する設備
機器の状態を更に監視し、場合によっては設備機器の運
転を停止して、その原因を調査して緊急に修理するか、
或いは部品を交換したり、更に深刻な事態になっていれ
ば設備機器メーカーに照会して、その対応策を検討する
のが一般である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、設備機器を管理する者が対応出来る範囲で
の個人的な知識や経験によって判断が行われるため、そ
の判断結果は必ずしも正確であるとは言えず、場合によ
っては誤った判断を下す場合や、判断結果が客観性に欠
ける場合があった。

【０００４】一方、近年では工場の安全操業と生産性の
向上のために設備管理の精度の向上、設備管理のための
専門技術者人員の効率化、更には設備機器の信頼性向上
による工場のトータルコストの低減化を図る要求が高ま
っている。また、各設備機器、特に重要機器について
は、その予知診断と普段からの保全計画を徹底させてい
かなければならないという機運が高まりつつある。

【０００５】例えば、回転機器等が多数設置されている
ような工場においては、設備機器を管理する者が日常の
運転作業をする傍ら定期的に保全作業を行っている。し
かしながら、回転機器の設備診断と予知診断、最適運転
条件或いは回転機器の余寿命の把握といった予知保全に
関わる問題の解決には、それなりに専門的な知識が必要
とされるので設備機器を管理する者だけでは対応に限界
がある。

【０００６】従って、このような専門的知識を有する専
門技術者を工場内に常駐させておくのが望ましいが人員
の効率化等、工場運営のコスト面から考えると困難な場
合が多い。

【０００７】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、最低限の設備機器の運転状況
を装置による常時計測、若しくは人による計測により把
握、管理して各種のデータを収集し、その収集した情報
から異常のレベルに該当する情報が抽出されると、該情
報を速やかに専門的な技術集団である設備診断センター
に送信し、設備診断センター側では高度解析診断部にお
いて、その情報を高度解析診断処理して異常と判定され
た設備機器に対する最善の対応すべき情報を速やかに設
備機器を管理する側に通知し、更には高度解析診断部か
らユーザ側の設備監視部へ設備管理データ解析用プログ
ラムをアップロードすることで情報量の多い生情報を設
備診断センター側に送信することなくユーザ側で解析が
出来る設備機器診断システムを提供せんとするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る設備機器診断システムの代表的な構成
は、設備機器に取り付けられ、該設備機器の状態を検知
する設備状態検知手段と、前記設備状態検知手段により
検知された設備状態検知情報を信号処理して出力する設
備管理データ処理部と、前記設備管理データ処理部から
出力された情報を管理基準値に対してレベル判定して出
力する設備状態判定部と、前記設備状態判定部からレベ
ル判定して出力された設備機器の関連情報を収集、処理
して出力する設備監視部と、前記設備監視部から出力さ
れた情報を高度解析して該当する設備機器の異常の原因
と、その改善対策を特定し、その特定した結果を前記設
備監視部に送信する高度解析診断部とを有し、前記設備
監視部と、前記高度解析診断部とが通信網を介して相互
に通信可能に構成され、前記高度解析診断部から前記設
備監視部へ設備管理データ解析用プログラムをアップロ
ードすることを特徴とする。

【０００９】本発明は、上述の如く構成したので、設備
機器を管理するユーザ側において設備状態検知手段によ
り検知された設備状態検知情報を設備管理データ処理部
により信号処理した後、設備状態判定部において管理基
準値に対してレベル判定し、設備監視部からレベル判定
された設備機器の関連情報を収集、処理して通信網を介
して専門的な技術集団である設備診断センター側に出力
する。

【００１０】設備診断センター側において、ユーザ側の
設備監視部から出力された情報を受信した高度解析診断
部は、その情報を高度解析して該当する設備機器の異常
の原因と、その改善対策を特定し、その特定した結果を
通信網を介してユーザ側の設備監視部に送信する。これ
により、設備機器を管理するユーザ側では異常と判定さ
れた設備機器に対する最善の対応すべき情報を速やかに
知得して対処することが出来る。

【００１１】この際、更に別の高度解析を実施した方が
診断の精度が上がると高度解析診断部により判断された
場合には、２次処理として、更に、設備診断センター側
の高度解析診断部からユーザ側の設備監視部へ通信網を
介して設備管理データ解析用プログラムをアップロード
し、ユーザ側で再度高度解析が実施される。

【００１２】設備管理データ解析用プログラムをユーザ
側にアップロードし、該ユーザ側で再度高度解析を行う
ことで設備状態検知手段により検知された設備状態検知
情報等の情報量の膨大な生データを設備診断センター側
へ送る必要がなく、解析結果だけの少ない情報量だけを
設備診断センター側へ送るため通信網上の情報転送の負
担が軽減される。

【００１３】また、生データが通信網上を行き来しない
ため情報のセキュリティ性が向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図により本発明に係る設備機器診
断システムの一実施形態を具体的に説明する。図１は本
発明に係る設備機器診断システムの構成を示すブロック
図、図２は本発明に係る設備機器診断システムのユーザ
側の構成を示すブロック図、図３は設備監視部と高度解
析診断部との間の通信網の構成例を示す図、図４は設備
状態検知手段と高度解析診断部の構成を示すブロック
図、図５は高度解析診断部の構成を示すブロック図、図
６は高度データ解析部の詳細な構成を示す図、図７は信
号処理レシピと設備管理データ解析用プログラム群の関
係を説明する図である。

【００１５】また、図８及び図９は設備監視部の表示画
面の一例を示す図、図10は高度解析診断部から送られる
診断結果一覧の一例を示す図、図11は高度解析診断部か
ら送られる１次診断結果の一例を示す図、図12は高度解
析診断部から送られる２次診断結果の一例を示す図、図
13は高度解析診断部から送られる診断結果の他の一例を
示す図、図14は高度解析診断部で診断される原因と結果
の関係を示す図、図15はユーザ側にアップロードされた
設備管理データ解析用プログラムを用いて２次処理され
た出力例を示す図、図16は転がり軸受異常振動判定基準
の一例を示す図である。

【００１６】図１〜図７において、Ａは、例えば回転機
器等の多数の設備機器が設置されたユーザ側Ｂの工場等
であり、Ｃはユーザ側Ｂから距離的に離れたところに位
置する設備機器の診断業務に詳しい専門技術集団を有す
る設備診断センター側である。

【００１７】工場Ａ内には、ファン１ａやポンプ１ｂ等
の回転機器や種々の機能を発揮する多数の設備機器１が
設置されており、各種の設備機器１には該設備機器１の
状態を検知する設備状態検知手段となる各種センサ素子
等から構成された設備状態検知器２ａ，２ｂが取り付け
られている。

【００１８】設備状態検知器２ａ，２ｂからは設備機器
１に関する日常の設備状態検知情報が設備管理データ処
理部３に送信され、該設備管理データ処理部３で信号処
理された設備状態情報は設備状態判定部４へ送信され
る。

【００１９】設備状態判定部４では設備管理データ処理
部３から出力された情報を予め設定された管理基準値に
対してレベル判定して出力する。設備管理データ処理部
３及び設備状態判定部４は工場Ａ内の設備機器１の周辺
の現場に設置されている。

【００２０】例えば、設備機器１に設けられた振動セン
サ等の設備状態検知器２ａ，２ｂにより振動生波形デー
タを収集し、設備管理データ処理部３で振動生波形デー
タをフィルター処理、積分処理、平均化処理、ピーク検
出処理等の信号処理して設備状態判定部４で信号処理の
結果得られる設備機器１の状態を表すＯ／Ａ値（平均化
処理の出力）、ピーク値等の設備状態パラメータの値を
予め設定しておいたしきい値と比較することで設備機器
１の状態を一次判断する。

【００２１】設備状態判定部４で判定された情報は工場
Ａ全体の設備機器１を一括管理する設備監視部５へ送信
され、該設備監視部５では設備状態判定部４からレベル
判定して出力された設備機器１の関連情報を収集、処理
して出力、保存する。即ち、設備監視部５では設備状態
パラメータを傾向管理データとして保存すると共に設備
機器１の仕様、履歴等の設備関連情報を収集、管理す
る。

【００２２】ユーザ側Ｂの設備監視部５と、設備診断セ
ンター側Ｃの高度解析診断部６とはネットワーク、イン
ターネット、公衆回線等の通信網10を介して相互に通信
可能に構成されており、設備監視部５では設備状態判定
部４で異常と判定された該当する設備機器１に関する情
報を収集、処理して通信網10を介して設備診断センター
側Ｃへ送信する。

【００２３】即ち、設備状態判定部４で異常と判定され
た場合は、１次処理結果である設備状態パラメータの値
と共に設備監視部５で収集、管理さている傾向管理デー
タ、設備機器１の仕様、履歴等の設備関連情報を通信網
10を介して設備診断センター側Ｃへ送信する。

【００２４】ユーザ側Ｂの設備監視部５から送信されて
来た情報は設備診断センター側Ｃの高度解析診断部６で
受信され、該高度解析診断部６において設備監視部５か
ら出力された情報を自動解析して該当する設備機器１の
異常の原因と、その改善対策を特定し、その特定した結
果を設備監視部５に送信する。

【００２５】高度解析診断部６には、図４に示すよう
に、ユーザ側Ｂから送られてくる診断情報を評価し、異
常部位、異常の原因、余寿命、対策（改善方式）等を自
動的に診断する自動診断部６ａが設けられている。

【００２６】また、高度解析診断部６には、図５及び図
６に示すように、設備状態検知器２ａ，２ｂにより検知
された生波形信号を任意にウェーブレット（Wavelet；
波素）に分解する時間、周波数解析技術による解析、更
には、設備状態検知器２ａ，２ｂにより検知された生波
形信号を対象座標にプロットする視認解析技術によるＳ
ＤＰ（Symmetrized Dot Patterns）解析、更には、振
動、音響等の有次元特徴量を無次元化することにより信
号の特徴等を特徴化し、これにより異常を検出する信号
処理技術である無次元兆候パラメータ、更には、相互相
関のある信号を複数利用して原因追求する解析技術であ
る多変量解析等の高度データ解析を駆使して異常の検出
精度を高め、解析結果を自動診断部６ａに送付する高度
データ解析部６ｂが設けられている。

【００２７】また、高度データ解析部６ｂには、前述し
たＳＤＰファイル11ａ、ウエーブレットファイル11ｂ、
ＦＦＴファイル11ｃ、無次元兆候パラメータファイル11
ｄ、多変量解析ファイル11ｅ、その他解析ファイル11ｆ
の各信号処理レシピが設けられており、設備監視部５か
ら出力された情報に基づいて高度解析診断部６で診断
し、追加して診断する必要がある場合には、図６及び図
７に示す設備管理データ解析用プログラム群12から所定
の設備管理データ解析用プログラムを抽出して各信号処
理レシピのＳＤＰファイル11ａ、ウエーブレットファイ
ル11ｂ、ＦＦＴファイル11ｃ、無次元兆候パラメータフ
ァイル11ｄ、多変量解析ファイル11ｅ、その他解析ファ
イル11ｆ内に電子ファイル化して設備診断センター側Ｃ
の高度解析診断部６からユーザ側Ｂの設備監視部５へア
ップロードされる。

【００２８】また、図４及び図５に示すように、高度解
析診断部６では、ユーザ側Ｂの設備状態判定部４から送
られて来る経時変化データより変化傾向を解析し、解析
結果は自動診断部６ａに送付される。また、高度解析診
断部６には自動診断部６ａに送付された出力が寿命予測
部に送られ、寿命予測解析が実施される傾向管理部６ｃ
と該傾向管理部６ｃにて管理される経時変化データに基
づき、寿命予測を実施し、寿命予測は過去の診断実績か
ら求められた独自の計算式により算出され、解析結果を
自動診断部６ａに送付する寿命予測部６ｄが設けられて
いる。

【００２９】また、高度解析診断部６には、代表的な周
波数解析の手法である高速フーリエ変換（ＦＦＴ；Fast
Fourier Transfer)による精密診断情報より特徴周波数
を検出し、正常時の精密診断情報との比較等を実施し、
解析結果を自動診断部６ａに送付する精密診断部６ｅが
設けられている。

【００３０】また、高度解析診断部６には、過去の診
断、改善実施に基づいて構築された改善方式データベー
スより該当する設備機器１の仕様、診断内容等により最
適な改善方式を選定し、その結果を自動診断部６ａの診
断結果として使用する改善方式選定部６ｆ、ユーザ側Ｂ
の設備機器１の仕様、保全計画、保全実績等を管理し、
この情報に基づいて自動解析を実施し、具体的な対策、
改善方法等に寄与する保全情報部６ｇを有している。

【００３１】ユーザ側Ｂの設備監視部５と、設備診断セ
ンター側Ｃの高度解析診断部６とは、ネットワーク、イ
ンターネット、公衆回線等の通信網10で接続されてお
り、相互間でやりとりされる設備状態検知情報や診断報
告書等の各種情報は電子ファイル化されて電子メール等
により送受信される。

【００３２】図３中の９は外部ネットワークと内部ネッ
トワークとの間に設置されるファイアーウォールであ
り、外部からの悪意を持った第三者の不正侵入やそれに
よるデータの漏洩、改ざん、破壊等を阻止するためのも
のである。尚、セキュリティ性が確保されている場合に
はファイアーウォール９を持たない構成であっても良
い。

【００３３】尚、ユーザ側Ｂの設備監視部５と、設備診
断センター側Ｃの高度解析診断部６とを接続する他の通
信網10として専用回線や通信衛星等を利用したものであ
っても良い。

【００３４】ユーザ側Ｂの設備監視部５から送られた情
報は高度解析診断部６において高度解析され、その結果
をユーザ側Ｂの設備監視部５へ返信し、その情報に基づ
いて設備監視部５では異常と判定された該当する設備機
器１に対して最善の処置が通知され、即座に対処出来る
ものである。

【００３５】多数の設備機器１に取り付けられた設備状
態検知手段としては、例えば、図４に示すように、回転
機械振動診断としては、標準診断や精密診断として、オ
ンライン装置やポータブル設備診断測定器が採用され、
オイル診断としてはオイル診断器が採用されている。

【００３６】ここで、標準診断とは、設備の振動レベ
ル、経時変化から設備の正常、異常を判断し、併せて、
その原因、部位、程度、寿命予測等を簡単に実施するも
のであり、精密診断とは、標準診断で判断し得ない事象
を周波数解析等により詳細に分析するものである。

【００３７】また、配管管理における設備状態検知手段
としては、例えば、ＵＴ（Ultra Sonic；超音波）を利
用した非破壊検査や赤外線カメラによる腐食診断等を実
施し、タンク底板診断における設備状態検知手段として
は、例えば、ＵＴを利用したタンク底板全面非破壊検査
等を実施し、一般静止機器における設備状態検知手段と
しては、例えば、ＵＴを利用した非破壊検査や赤外線カ
メラによる腐食診断を実施する。

【００３８】また、図４上方右に示された日常点検シス
テムは、日常、運転員が実施しているプラントの点検情
報を現場点検時に携帯端末に入力することにより、実施
し、パソコンにてデータ管理を実現するもので、主に、
プロセス情報（運転中の温度、圧力）、設備周りの漏
れ、異音などの五感情報を取り扱うものである。

【００３９】また、設備機器１に取り付けられたセンサ
素子等からなる設備状態検知器２ａ，２ｂは、振動、温
度、圧力、潤滑油成分、音、電流、電圧等の種々の状態
条件を常時検知するものであるが、これ等の設備状態検
知器２ａ，２ｂを設備機器１に直接取り付けないで運転
作業員が設備機器１を巡回する際に各種情報を携帯用測
定器により測定するポータブル設備診断測定器であって
も良い。

【００４０】例えば、設備機器１が回転機器である場合
の一例について詳細に説明すると、工場Ａ内の多数の回
転機器に取り付けられた設備状態検知器２ａ，２ｂから
該回転機器の設備状態検知情報が設備管理データ処理部
３へ送信される。

【００４１】設備管理データ処理部３では、１次処理と
して受信された信号をフィルター処理、速度変換等の信
号処理を施し、更にピーク処理、周波数分析等を行って
該当する回転機器の振動状況を診断するために必要な加
速度オーバーオール値、加速度ピーク値、速度オーバー
オール値等から構成された判定信号を出力（１次処理出
力）し、設備状態判定部４へ送信する。

【００４２】設備状態判定部４には、設備診断センター
側Ｃで予め作成された管理基準値が入力されており、設
備管理データ処理部３から出力された情報である判定信
号を前記管理基準値と比較して該当する回転機器のレベ
ル判定を行う。レベル判定は、通常、「正常」と「異
常」に大別されており、「異常」は更に「注意」と「危
険」に区別されている。判定された判定信号は設備監視
部５において記録される。

【００４３】設備監視部５では、設備状態判定部４で
「異常」であることを示す「注意」、「危険」と判定さ
れた場合、該当する回転機器の測定データ、履歴デー
タ、並びに該当する回転機器と同一の機種で異なる場所
で現在稼働している回転機器の測定データ等の所定の情
報、並びに設備状態判定部４から送信されて来た判定信
号（１次処理出力結果）を記録すると共に、これ等の情
報を電子ファイルにまとめて電子メールに添付した形で
ネットワーク、インターネット若しくは公衆回線等の通
信網10を介して高度解析診断部６へ自動的にメール発信
する。また、「正常」の場合も定期的（例えば、１日に
１回等）に自動的にメール発信する。

【００４４】尚、設備診断センター側Ｃからホームペー
ジ形式の監視画面を用いて設備監視部５よりデータをダ
ウンロードする方式であっても良い。

【００４５】即ち、本実施形態では、設備監視部５は異
常の有無に加えて異常の場合の異常データを添付して出
力し、高度解析診断部６に送られる。

【００４６】設備状態判定部４には、「異常」と判定さ
れた情報が外乱による一過性の現象であるか否かをチェ
ックする機能を有しており、これにより、一過性の現象
に起因する以外の原因により「異常」と判定された情報
のみが高度解析診断部６へ送信される。

【００４７】図８及び図９はユーザ側Ｂの設備監視部５
に表示され、高度解析診断部６に送られる画像の一例で
あり、図８は該当する回転機器に関する測定データ一覧
を示し、図９は該当する回転機器のうち、特定の回転機
器の測定ポイントの経時変化を示すグラフである。

【００４８】図８に示す判定欄７ａには、正常「○」、
注意「△」、危険「×」の区別が記録されている。ま
た、図９に示す経時変化グラフは縦軸が振動値（mm/se
c)、横軸が日付を示し、図８の画面上で選択欄７ｂの
「１」〜「32」のチャンネル番号７ｃ及び期間の種類７
ｄを選択し、グラフ表示ボタン７ｅをクリックすること
で図９に示す経時変化グラフが表示される。

【００４９】図８の判定欄７ａにて、注意「△」、危険
「×」と判定された回転機器についての情報のみが設備
監視部５から高度解析診断部６へと送られ、高度解析さ
れる。図８及び図９に示す回転機器に関する種々の情報
が設備監視部５から高度解析診断部６へ送られると、該
高度解析診断部６では図８の判定欄７ａに示された注意
「△」及び危険「×」と判定された回転機器についての
情報を高度解析する。

【００５０】高度解析診断部６では、送信されて来た注
意「△」及び危険「×」と判定された回転機器について
の情報を高度解析し、その原因、最適対応策、今後の保
全計画等の必要な項目を抽出、特定し、それらをユーザ
側Ｂの工場Ａ内の設備監視部５へネットワーク、インタ
ーネット或いは公衆回線等の通信網10を介して電子メー
ルにて返信する。尚、電子メールの他にもファクシミリ
送信や書類にして郵送等により送達することでも良い。

【００５１】即ち、図８のチャンネル番号で「10」及び
「13」〜「20」の９個の測定ポイントを有する回転機器
に関して高度解析を行った後、高度解析診断部６から図
10に示す診断結果が設備監視部５に返信される。

【００５２】図10は回転機器の一例である押出機に関す
る高度解析診断部６から送られる画像の一例であって１
次診断結果欄８ａに記載された「レ」印を選択してクリ
ックすると、図11に例示するような「原因」と「対策」
が文章によってコメントされた１次診断結果が添付され
ている。

【００５３】図11に示されたように、診断結果として
は、ユーザ側Ｂで判断を迷わせるような表現を極力避け
て断定的とし、且つ直ちに対応策が取れるように具体性
のある表現としている。

【００５４】高度解析診断部６において、注意「△」及
び危険「×」と判定された回転機器についての情報を高
度解析するに当たり、更に高精度に分析、解析をする必
要があると判断した場合は、更に必要とする情報の抽出
を設備監視部５へ依頼し、設備監視部５から送信されて
来た新たな情報を追加的に解析して、高度解析診断部６
から図10に示すと同様な診断結果が設備監視部５に返信
される。

【００５５】図10には図示しないが、２次診断結果欄８
ｂに１次診断結果欄８ａと同様に記載された「レ」印を
選択してクリックすると、図12に例示するような「指
示」と「判定」が文章によってコメントされた２次診断
結果が添付されている。

【００５６】該当する回転機器が「危険」のレベル以上
である場合には、高度解析診断部６で「緊急停止」と判
断され、図13に示す判定欄８ｃに注意「△」、危険
「×」の他に該当する回転機器に緊急停止「＊」の判定
が記録されて設備監視部５に返信され、ユーザ側Ｂの工
場Ａ内の該当する回転機器の運転が緊急停止される。緊
急停止「＊」と判定された回転機器については更に詳細
な情報が設備監視部５へ送信される。

【００５７】ユーザ側Ｂの設備監視部５と設備診断セン
ター側Ｃの高度解析診断部６とは、ネットワーク、イン
ターネット或いは公衆電話等の通信網10により接続され
ており、双方向にコミュニケーションが取れるようにな
っているため、ユーザ側Ｂでは回転機器の診断結果につ
いて納得出来るまで電子メールや電話等により設備診断
センター側Ｃに説明を求めることが出来るようになって
いる。

【００５８】次に高度解析診断部６の構成について詳細
に説明する。高度解析診断部６には多分野の工場Ａに配
設されている各種の設備機器１について該設備機器１毎
に、各種設備機器１を構成する各種機器や部品の規格や
寸法、その製造元、製造年月日、各種の仕様項目（例え
ば、回転数、軸径、運転温度等）に関する設備機器仕様
情報、設置年月日、運転経歴、補修経歴等の保全履歴情
報と、現在までに設備機器１を検査、診断した際に得た
計測値履歴情報等が記録、蓄積されている。

【００５９】更に各種の設備機器１についての該設備機
器１の大きさ、負荷状態、設置環境等により分類し、該
設備機器１の最適運転条件での振動状態、余寿命等が統
計的、理論的に計算されたデータ並びに過去に発生した
異常現象に対する異常原因、その対策等が体系的に整理
され、記録、蓄積されている。

【００６０】例えば、高度解析診断部６で所定の回転機
器の振動状態を診断する場合、該高度解析診断部６に
は、その回転機器が属する分野の回転機器の母集団の回
転数、軸径、負荷状態、潤滑状態、据付状態等といった
各種情報が既に入力されているので、回転機器の母集団
の適正な振動状態を把握することが出来る。

【００６１】そして、これ等の適正な振動状態の数値を
管理基準値として採用し、対象となる所定の回転機器の
振動状態の計測値と比較することによって、所定の回転
機器の振動状態をレベル判定することが出来る。

【００６２】判定基準となる管理基準値としては、例え
ば、図16に示す転がり軸受異常振動判定基準において、
横軸がＤＮ値（軸径×回転数）で縦軸が振動加速度値と
なっており、設備のＤＮ値が分かれば、その位置を縦軸
上方向に見ていくと正常、注意、危険等の各グラフが夫
々の管理閾値となる。この基準は、診断実績データを整
理し、構築したものから作成されている。

【００６３】更に回転機器の母集団の保全履歴情報と計
測値履歴情報等を蓄積することによって所定の回転機器
の異常原因（例えば、構造的異常状態、軸受の異常状態
等）を把握することが出来、その場合、どのような処置
を施せば良いかの最善の対策を提示することが出来る
（図５の改善方式データベース6f1）。

【００６４】同様に現在の状態がどれぐらい継続する
と、どのような状態に進展するか等の予測、即ち、所定
の回転機器の余寿命を類推することが出来る（図５の余
寿命判定データベース6d1）。

【００６５】これ等は高度解析診断部６に蓄積された回
転機器の母集団の設備機器仕様情報、保全履歴情報、計
測値履歴情報等に基づき、統計的且つ理論的に算出する
ことが出来る。

【００６６】一般的に同一の材質、同一の仕様で製作さ
れた設備機器１が同一の条件下で運転されていると仮定
すると、当然ながら該設備機器１は同一の履歴を有す
る。しかしながら、現実の設備機器１においては厳密に
同一ということは殆どあり得ないため「異常」と判定さ
れた設備機器１の因果関係は非常に多岐に亘って複雑で
ある。

【００６７】従って、現実の設備機器１から得られる多
くのデータを、故障物理理論、統計理論に基づき、設備
機器１の大きさ、負荷状態、設置環境等毎に分類し、こ
れ等の情報を体系的に整理して蓄積し、対象となる設備
機器１の現在の状態を示すデータと前記蓄積された母集
団の情報とを比較することによって対象となる設備機器
１の現在の設備状態を診断することが出来る（自動診断
部６ａ）。

【００６８】更には、その設備機器１が現在の状態で運
転を続ければ、どのような状態に進展するのか、或いは
異常な状態に進展した場合に、それを阻止するためにど
のような対策を予め施せば良いのかといったことが類推
出来、結果的には効果的な予防保全策を構築することが
出来る（寿命予測部６ｄ、改善方式選定部６ｆ）。

【００６９】即ち、高度解析診断部６には、数多くの工
場Ａに配置されている各種の設備機器１について、あら
ゆる情報、データが記録、蓄積されており、これ等の情
報、データを基礎にして一般的な傾向を算出出来るよう
に理論式を組立て、この理論式の結果と実際の設備機器
１の状態とを比較しながら該理論式の係数を逐次補正し
つつ該理論式の精度を向上させることによって各種の設
備機器１の設備診断はもとより各種の設備機器１の予知
保全の構築が可能となるものである。

【００７０】次に図14を用いて高度解析診断部６におい
て、設備機器１の診断結果を導く具体例について説明す
る。図14は所定の送風機本体の診断結果を導くために高
度解析診断部６に格納されている診断知識マトリックス
表の一部を示す。当然ながら、診断知識マトリックス表
の構成は各設備機器１を構成する機種（例えば、ファン
やコンプレッサー）等により分類されていて夫々異なる
ものである。

【００７１】図14に示す診断知識マトリックス表の横軸
には発生する可能性がある異常現象が多数の項目に亘っ
て分類され、縦軸には異常が発生する時期、異常発生箇
所、異常モード、異常の経時変化、設備機器１の部品構
成等が多数の項目によって構成されており、該当項目に
「●」のマーキングが付与されている。

【００７２】これ等のマーキングは単に統計的、経験的
に付されるだけでなく、上述した理論的計算にも基づい
て付されている。そして、上述したように所定の送風機
本体の情報が設備監視部５から高度解析診断部６に送信
されてくると、図14の診断知識マトリックス表中の縦軸
の項目について自動的にマーキングが付与される。

【００７３】そして、マーキングが付された結果は、高
度解析診断部６内で既に構築されている送風機本体の母
集団としての診断知識マトリックス表と、前記所定の送
風機本体の情報とが比較、対比、演算され、図10に示し
たと同様な所定の送風機本体の診断結果が導かれる。

【００７４】更に診断知識マトリックス表を構成してい
る多数の発生する可能性がある異常現象毎に、その異常
の発生原因、対策、保全計画等を文章化した文章知識が
診断知識マトリックス表と連動するように構築されてい
るため所定の送風機本体の情報と、診断知識マトリック
ス表とを比較、対比、演算することで、図11及び図12で
示したと同様な所定の送風機本体に関するコメントとし
ての診断結果が文章知識によって自動的に複合、合成さ
れる。

【００７５】しかしながら、上記構成では、設備管理デ
ータ処理部３において、予め準備された信号処理しか実
施出来ないため、その処理結果である設備状態パラメー
タしか診断に使用出来ない。また、ある現象について有
効な信号処理（設備状態パラメータ）が有る場合、その
都度、ユーザ側Ｂに設置している設備管理データ処理部
３にその機能を組み込むことが必要となり、メンテナン
スやアップデートが煩わしいという問題も生じる。ま
た、想定される信号処理を全てに亘って事前に設備管理
データ処理部３に組み込んでおくことも出来るが、使用
頻度の少ない機能を全て組み込むことは効率的でなく不
経済である。

【００７６】そこで、本実施形態では、設備状態検知器
２ａ，２ｂの出力信号を設備管理データ処理部３で処理
し、更に設備状態判定部４において直ちに判定せず、設
備状態検知器２ａ，２ｂの出力信号の生波形を各種高度
な演算処理を実施して設備状態判定部４に導く必要があ
る場合には、予め高度解析処理のために必要な設備管理
データ解析用プログラムを高度データ解析部６ｂに具備
しておき、設備診断センター側Ｃからの遠隔処理によっ
て、該設備管理データ解析用プログラムをユーザ側Ｂに
アップロードし、処理すべき設備状態検知器２ａ，２ｂ
の出力信号をネットワーク、インターネット或いは公衆
回線等の通信網10を介してユーザ側Ｂで処理し、処理結
果を設備診断センター側Ｃに返信することでネットワー
ク、インターネット或いは公衆回線等の通信網10におけ
る伝送負荷を軽減することが出来、併せて上述の課題を
解決したものである。

【００７７】即ち、高度解析診断部６において、再度、
別の観点から高度解析が必要と判定された場合、図６及
び図７に示すように、自動診断部６ａから２次処理プロ
グラム生成の指示が高度データ解析部６ｂへ送られ、設
備管理データ解析用プログラム群12から必要な設備管理
データ解析用プログラムが適宜、選択して抽出され、２
次処理のための各設備管理データ解析用プログラムが電
子ファイル化して生成される。

【００７８】図６及び図７は信号処理レシピからＦＦＴ
ファイル11ｃを作成する場合の一例を示したものであ
る。代表的な周波数解析の手法である高速フーリエ変換
（ＦＦＴ；Fast Fourier Transfer)による高度解析を実
施する際には、先ず、平均化処理を行った後、更に窓関
数による波形切り出し処理を行い、その後、解析処理を
実施する。

【００７９】設備管理データ解析用プログラム群12に
は、時間平均処理（Average）、ＲＭＳ（分散の平方
根）等の各種の平均化処理プログラム12ａ、ハニングウ
インド、ハミングウインド等の各種の窓関数（Time Win
dows）プログラム12ｂ、フーリエ変換、ウェーブレット
（Wavelet；波素）等の各種の解析処理プログラム12ｃ
等のように各種機能別にプログラム毎に集合化され、更
に各種プログラムが動作するための必要条件やプログラ
ムの出力形式等が格納されている。

【００８０】設備管理データ解析用プログラム群12は、
データそのものと、そのデータを取り扱うための処理が
一体となったオブジェクト（各機能を持った小さなプロ
グラム）が格納されており、自動診断部６ａから２次処
理プログラムを生成する指示を受けた高度データ解析部
６ｂは信号処理レシピ11の内容に基づき、最適なオブジ
ェクトを選択、結合し、２次処理プログラムを自動生成
する。また、各オブジェクトは、オブジェクトが持って
いる処理を実行し、データの更新や参照を行い、更に他
の機能を持ったオブジェクトとメッセージのやり取りを
行う事により、オブジェクト間の連携を行う。

【００８１】オブジェクト間のやり取りは、互いに相手
のオブジェクトがどこに存在するかオブジェクト自体は
知らないで済む仕組みのために分散して処理することが
出来る。これにより、信号処理をオブジェクト化し、目
的に応じてオブジェクトを結合させることで必要な解析
処理を適時、ユーザ側Ｂにアップロードする環境が実現
出来る。

【００８２】平均化処理とは、周期Ｔの周期振動が基本
波形以外に高調波を含む歪み波形や複数の周期の周波数
成分で構成されているランダム波形で、これ等の波形の
振幅レベルを表すために実施する処理である。そして、
時間平均処理（Average）、ＲＭＳ（分散の平方根）は
夫々、以下の式で示される。

【００８３】

【数１】

【００８４】また、デジタルフーリエ変換を実施する際
に周期性は、波形のつなぎ目の部分が問題になる。例え
ば、ある波形のスペクトルを解析する時には周期のつな
ぎ目から発生する高周波成分も一緒に解析してしまうこ
とになり、この高周波は、本来の波形の中にある成分で
はないため解析対象の有限区間の波形と、両端がなだら
かに減衰する関数を掛け合わせて、これをデジタルフー
リエ変換すると、つなぎ目から発生する高周波を取り除
いたスペクトルが観察出来る。このような目的で利用す
る波形切り出しのための両端がなだらかに減衰する関数
を窓関数（TimeWindows）と称する。

【００８５】窓関数（Time Windows）には種々のものが
考案されており、解析する目的及び波形の性質の違いに
よって、夫々使い分ける。その窓関数の代表的なものが
ハミングウインド（周波数成分が接近しているものの解
析に適する）、ハニングウインド（波形成分が余り接近
していないものの解析に適する）である。

【００８６】フーリエ変換（Fourier Transform)は複雑
な信号を多数の正弦波群の集合体に変換する代表的な周
波数解析であり、ウェーブレット（Wavelet；波素）は
生波形信号を任意にウェーブレット（Wavelet；波素）
に分解する時間−周波数解析である。

【００８７】そして、自動診断部６ａからの２次処理プ
ログラム生成の指示を受けて高度データ解析部６ｂでは
設備管理データ解析用プログラム群12から最適な各種プ
ログラムの選択、組合せが行われる。

【００８８】例えば、２次処理としてＦＦＴが選択され
た場合、ＦＦＴファイル11ｃを生成するに当たって、対
象となる信号の変動形態、周波数帯域に応じて平均化処
理プログラム12ａの中から時間平均処理（Average）が
選択され、窓関数プログラム12ｂの中からハミングウイ
ンドが選択され、解析処理プログラム12ｃの中からフー
リエ変換が選択され、更には関係定義や接続、プログラ
ムが動作するための必要条件やプログラムの出力形式等
が整合されて２次処理プログラムが生成されて電子ファ
イル化（11ｃ′）される。

【００８９】設備診断センター側Ｃの高度データ解析部
６ｂで生成された２次処理プログラムとなる設備管理デ
ータ解析用プログラムを格納した電子ファイル11ｃ′
は、図２に示すように通信網10を介してユーザ側Ｂの設
備監視部５へアップロードされ、更に、設備監視部５は
アップロードされた電子ファイル11ｃ′から所定の設備
管理データ解析用プログラムを設備管理データ処理部３
へ送る。

【００９０】設備管理データ処理部３では送られた所定
の設備管理データ解析用プログラムにより設備状態検知
手段となる設備状態検知器２ａ，２ｂにより検知された
設備状態検知情報を信号処理して出力し、該設備管理デ
ータ処理部３から出力された情報を設備状態判定部４が
管理基準値に対してレベル判定して出力し、該設備状態
判定部４からレベル判定して出力された設備機器１の関
連情報を設備監視部５が収集、処理して通信網10を介し
て設備診断センター側Ｃの高度解析診断部６へ出力す
る。

【００９１】図15は図８のチャンネル番号「13」の測定
ポイントに関してユーザ側ＢにアップロードされたＦＦ
Ｔの設備管理データ解析用プログラムにより設備管理デ
ータ処理部３において２次処理（高度解析）を行った場
合のユーザ側Ｂでのプログラム処理結果の出力例を示
す。尚、図15に示す解析結果は通信網10を介して設備診
断センター側Ｃへも同様な内容が送られ、設備診断セン
ター側Ｃの高度解析診断部６で更に高度解析される。

【００９２】そして、設備監視部５から出力された情報
を受信した高度解析診断部６で、更に高度解析して該当
する設備機器１の異常の原因と、その改善対策を特定
し、その特定結果を通信網10を介して設備監視部５へ送
信すると共に、必要に応じて更に設備監視部５へ再度、
設備管理データ解析用プログラムをアップロードする工
程を繰り返す。

【００９３】また、設備監視部５は、図２に示す設備機
器１の保全情報部となる保全情報データベース13、及び
運転情報部となる運転情報データベース14、更には外部
情報部となる図示しない外部情報データベースの少なく
とも１つから保全情報、運転情報、外部情報の少なくと
も１つを収集、処理して設備診断センター側Ｃの高度解
析診断部６へ出力するようになっている。

【００９４】即ち、２次処理の内容としては、信号処理
の他にユーザ側Ｂ内にある保全計画、設備仕様、保全履
歴等の情報を格納した保全情報データベース13、プロセ
ス情報、生産計画、品質情報等の情報を格納した運転情
報データベース14、メーカーの設計仕様、製品情報等の
外部情報を収集して設備診断センター側Ｃの高度解析診
断部６へ出力する処理も含むものである。

【００９５】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、ユーザ側の工場内の作業担当者が日常的に設
備機器の運転状況を把握、管理して各種のデータを収集
し、収集した情報から異常のレベルに該当する情報が抽
出されると該情報を速やかに専門的な技術集団である設
備診断センター側にネットワーク、インターネット或い
は公衆回線等の通信網を利用して送信し、設備診断セン
ター側では高度解析診断部でその情報を高度解析して異
常と判定された設備機器に対する最善の情報を速やかに
ユーザ側に返信することが出来、ユーザ側ではそれに基
づいて専門的な技術集団によって指示された適切な対応
を迅速に実施することが出来る。

【００９６】また、従来、作業担当者の属人的な知識、
判断でなされた設備機器の管理を専門的知識を有する専
門技術者から構成された設備診断センター側に委託する
ことで専門技術者をユーザ側の個々の工場に常駐させる
必要がなく、ユーザ側の設備機器の安全性と生産性の工
場を図り、設備機器の管理の精度の向上、人員の効率
化、更には工場のトータルコストの低減化を図ることが
出来る。

【００９７】また、再度高度解析を実施した方が診断の
精度が上がると高度解析診断部により判断された場合に
は、２次処理として、更に、設備診断センター側の高度
解析診断部からユーザ側の設備監視部へ通信網を介して
設備管理データ解析用プログラムをアップロードし、ユ
ーザ側で再度高度解析が実施される。

【００９８】設備管理データ解析用プログラムをユーザ
側にアップロードし、該ユーザ側で再度高度解析を行う
ことで設備状態検知手段により検知された設備状態検知
情報等の情報量の膨大な生データを設備診断センター側
へ送る必要がなく、解析結果だけの少ない情報量だけを
設備診断センター側へ送るため通信網上の情報転送の負
担が軽減される。

【００９９】また、生データが通信網上を行き来しない
ため情報のセキュリティ性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る設備機器診断システムの構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明に係る設備機器診断システムのユーザ側
の構成を示すブロック図である。

【図３】設備監視部と高度解析診断部との間の通信網の
構成例を示す図である。

【図４】設備状態検知手段と高度解析診断部の構成を示
すブロック図である。

【図５】高度解析診断部の構成を示すブロック図であ
る。

【図６】高度データ解析部の詳細な構成を示す図であ
る。

【図７】信号処理レシピと設備管理データ解析用プログ
ラム群の関係を説明する図である。

【図８】設備監視部の表示画面の一例を示す図である。

【図９】設備監視部の表示画面の一例を示す図である。

【図10】高度解析診断部から送られる診断結果一覧の一
例を示す図である。

【図11】高度解析診断部から送られる１次診断結果の一
例を示す図である。

【図12】高度解析診断部から送られる２次診断結果の一
例を示す図である。

【図13】高度解析診断部から送られる診断結果の他の一
例を示す図である。

【図14】高度解析診断部で診断される原因と結果の関係
を示す図である。

【図15】ユーザ側にアップロードされた設備管理データ
解析用プログラムを用いて２次処理された出力例を示す
図である。

【図16】転がり軸受異常振動判定基準の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

Ａ…工場、Ｂ…ユーザ側、Ｃ…設備診断センター側、１
…設備機器、１ａ…ファン、１ｂ…ポンプ、２ａ，２ｂ
…設備状態検知器、３…設備管理データ処理部、４…設
備状態判定部、５…設備監視部、６…高度解析診断部、
６ａ…自動診断部、６ｂ…高度データ解析部、６ｃ…傾
向管理部、６ｄ…寿命予測部、6d1…余寿命判定データ
ベース、６ｅ…精密診断部、６ｆ…改善方式選定部、6f
1…改善方式データベース、６ｇ…保全情報部、７ａ…
判定欄、７ｂ…選択欄、７ｃ…チャンネル番号、７ｄ…
期間の種類、７ｅ…グラフ表示ボタン、８ａ…１次診断
結果欄、８ｂ…２次診断結果欄、８ｃ…判定欄、９…フ
ァイアーウォール、10…通信網、11…信号処理レシピ、
11ａ…ＳＤＰファイル、11ｂ…ウエーブレットファイ
ル、11ｃ，11ｃ′…ＦＦＴファイル、11ｄ…無次元兆候
パラメータファイル、11ｅ…多変量解析ファイル、11ｆ
…その他解析ファイル、12…設備管理データ解析用プロ
グラム群、12ａ…平均化処理プログラム、12ｂ…窓関数
プログラム、12ｃ…解析処理プログラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 信義 東京都港区港南４−１−８ 旭エンジニア リング株式会社内 (72)発明者 福永 辰也 静岡県富士市鮫島２−16 旭エンジニアリ ング株式会社内 Ｆターム(参考） 5H220 BB09 BB15 CC09 CX09 HH01 HH03 JJ12 JJ53 KK05 KK06 5H223 AA15 DD07 EE05 EE06 5K048 AA06 BA23 DC07 EB08 EB12 FC01 GB03 GB08 HA01 HA02 5K101 KK11 KK13 LL01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設備機器に取り付けられ、該設備機器の
   状態を検知する設備状態検知手段と、 前記設備状態検知手段により検知された設備状態検知情
   報を信号処理して出力する設備管理データ処理部と、 前記設備管理データ処理部から出力された情報を管理基
   準値に対してレベル判定して出力する設備状態判定部
   と、 前記設備状態判定部からレベル判定して出力された設備
   機器の関連情報を収集、処理して出力する設備監視部
   と、 前記設備監視部から出力された情報を高度解析して該当
   する設備機器の異常の原因と、その改善対策を特定し、
   その特定した結果を前記設備監視部に送信する高度解析
   診断部と、 を有し、 前記設備監視部と、前記高度解析診断部とが通信網を介
   して相互に通信可能に構成され、前記高度解析診断部か
   ら前記設備監視部へ設備管理データ解析用プログラムを
   アップロードすることを特徴とする設備機器診断システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記設備監視部から出力された情報に基
   づいて前記高度解析診断部で診断し、該高度解析診断部
   に設けられた設備管理データ解析用プログラム群から所
   定の設備管理データ解析用プログラムを抽出して電子フ
   ァイル化し、前記通信網を介して該電子ファイルを前記
   設備監視部へアップロードすることを特徴とする請求項
   １に記載の設備機器診断システム。
3. 【請求項３】 前記設備監視部は前記アップロードされ
   た電子ファイルから所定の設備管理データ解析用プログ
   ラムを前記設備管理データ処理部へ送り、該設備管理デ
   ータ処理部は前記所定の設備管理データ解析用プログラ
   ムにより前記設備状態検知手段により検知された設備状
   態検知情報を信号処理して出力することを特徴とする請
   求項１または請求項２に記載の設備機器診断システム。
4. 【請求項４】 前記設備監視部は前記設備機器の保全情
   報部、前記設備機器の運転情報部、外部情報部の少なく
   とも１つから保全情報、運転情報、外部情報の少なくと
   も１つを収集、処理して出力することを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか１項に記載の設備機器診断システ
   ム。
5. 【請求項５】 前記高度解析診断部から前記設備監視部
   へ設備管理データ解析用プログラムをアップロードし、
   該アップロードされた設備管理データ解析用プログラム
   を用いて前記設備管理データ処理部が前記設備状態検知
   手段により検知された設備状態検知情報を信号処理して
   出力し、該設備管理データ処理部から出力された情報を
   前記設備監視部が収集、処理して出力し、該設備監視部
   から出力された情報を前記高度解析診断部が高度解析し
   て該当する設備機器の異常の原因と、その改善対策を特
   定し、その特定した結果を前記設備監視部へ送信すると
   共に該設備監視部へ設備管理データ解析用プログラムを
   アップロードする工程を繰り返すことを特徴とする請求
   項１に記載の設備機器診断システム。