CN102369493B - 能量监视装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

能量监视装置(1)是用于计算在加工工件并重复该加工的加工机所消耗的耗电量中作为可改善量的改善余地量的装置。能量监视装置(1)包括：电力数据取得部(20)，取得作为电力量计(2)计测的电力值的时序数据的电力数据；循环检测部(25)，从电力数据取得部(20)取得的电力数据中，检测一个循环的电力数据；分割部(26)，将循环检测部(25)检测出的一个循环的电力数据分割为基于加工的附加价值创造部分和无附加价值部分；以及累计部(27)，将由分割部(26)分割的无附加价值部分的电力累计值作为改善余地量来计算。

Description

能量监视装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及用于计算在执行处理的设备消耗的能耗中作为可改善量的改善余地量的能量监视装置及其控制方法、以及能量监视程序。具体地说，本发明涉及用于计算在加工制造对象物并重复该加工的加工机的改善余地量的能量监视装置等。 
背景技术
近年来，在产业界，为了削减生产成本，要求削减在生产时使用的各种设备的能耗（以下，简称为“节能”）。此外，作为地球变暖化对策，要求在国家层面的节能。因此，提出了实现节能的各种方法。 
例如，在专利文献1中记载的管理装置是用于容易且高精度地管理在工厂等中设置的多个生产设备的动作状态的装置。在上述文献中，作为所述动作状态，举出了生产状态、准备（待机）状态以及停止状态。通过按时序对生产设备的动作状态进行分析和管理，从而能够研究各个生产设备是否消耗多余的电力。此外，在生产效率的提高、生产设备的更换等的研究中，也能够使用生产设备的时序的动作状态、生产设备的时序的耗电等信息。例如，在专利文献2中记载的机械加工机电力监视装置根据由加工机的恶化/磨损引起的电力值上升来判断更换时期。 
此外，专利文献3中记载的工作机械的动作信息收集系统的特征在于，实时计测用于确定工作机械的动作状态的动作信号，按机型预先将关于有关所述动作状态的各个类型的所述动作信号的特性设定为判定基准，并根据该计测信号的特性，按与所述计测对象的工作机械的机型对应的动作状态的每个类型，将每个类型的动作状态与所述判定基准进行比较而判定所述动作信号，并将判定结果作为各个类型的动作信息而存储（stock）。 
由此，能够对每个类型自动地把握动作状态。在专利文献3中，作为所述类型的例子，举出了对于NC工作机械的供电、NC工作机械的运转、加工状态、工具交换操作以及主轴旋转，这些类型通过各个传感器而检测出。 
专利文献1：日本公开专利公报“特开2008-097128号(2008年4月24日公开)” 
专利文献2：日本公开专利公报“特开2006-011897号(2006年1月12日公开)” 
专利文献3：日本公开专利公报“特开2004-070424号(2004年3月4日公开)” 
发明内容
发明要解决的课题 
一般，在设备的动作中包含的空耗(ムダ)大致区分为停止型的空耗和动作型的空耗。作为停止型的空耗，举出基于设备的故障、改变安排、刀具或夹具等的更换以及设备的上电(立ち上げ)和断电(立ち下げ)的空耗等。 
另一方面，动作型的空耗在设备加工工件(制造对象物)的循环中，相当于没有创造附加价值的无附加价值时间，一般来说，相当于工件的装卸时间、工具的接近/脱离时间、空闲时间等。 
这里，循环时间(cycle time)是在重复进行的工作、任务、作业等的处理中一次处理所需的时间，是指成为该处理的频度或周期的单位的时间。图10是表示加工机的耗电的时间变化的一例的曲线，且是表示上述循环时间的图。例如，在工作机械的情况下，如图10(a)所示，从一个工件的加工开始起到结束为止的时间成为一个循环时间。 
此外，在压力(press)机的情况下，一个工件的加工所消耗的加工时间非常短(0.5ms等)。但是，如图10(b)所示，在连续地进行对于规定数个产品的压力动作，并在其之后进行等待规定时间的动作的情况下，能够看作重复进行这一系列的处理。因此，能够将从压力动作的开始起到待机时间的结束为止的时间看作一个循环。 
上述专利文献1～3仅仅评价了上述停止型的空耗的一部分，终究没有评价所述动作型的空耗。 
为了评价所述动作型的空耗，考虑设置用于检测有无创造所述附加价值的传感器。但是，有无创造所述附加价值根据加工机的种类而不同，所以随着在生产线上设置的加工机的种类增加，需要各种传感器，成本增加，需要繁杂的处理。 
此外，也考虑从控制加工机的PLC(可编程逻辑控制器)中取得该加工机的动作状态，从而取得有无创造所述附加价值。但是，此时，在没有设置PLC时，需要购入新的PLC，且即使设置了PLC也需要变更PLC的梯形程序。因此，成本增加，需要繁杂的处理。 
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于，提供一种能够简单地评价动作型的空耗的能量监视装置等。 
用于解决课题的手段 
本发明的能量监视装置，用于计算在执行处理的设备消耗的能耗中作为可改善量的改善余地量，其特征在于，包括：取得部件，取得与所述能耗有关的物理量的时序数据；检测部件，从该取得部件取得的时序数据中，检测规定时间的时序数据；分割部件，分割该检测部件检测出的时序数据；以及计算部件，从由该分割部件分割的部分中，将没有创造基于所述处理的附加价值的无附加价值部分的能耗作为所述改善余地量来计算。 
此外，本发明的能量监视装置的控制方法，是用于计算在执行处理的设备消耗的能耗中作为可改善量的改善余地量的能量监视装置的控制方法，其特征在于，包括：取得步骤，取得与所述能耗有关的物理量的时序数据；检测步骤，从在该取得步骤中取得的时序数据中，检测规定时间的时序数据；分割步骤，分割在该检测步骤中检测出的时序数据；以及计算步骤，从通过该分割步骤分割的部分中，将没有创造基于所述处理的附加价值的无附加价值部分的能耗作为所述改善余地量来计算。 
这里，作为由所述检测部件检测的时序数据，举出从所述设备开始所述处理起到结束为止的一个循环的时序数据、包括多次该一个循环的时序数据、规定时间的时序数据等。 
此外，作为与能耗有关的物理量，举出在能耗为电力量的情况下的电力、电流等，在能耗为燃气、石油等的可燃性流体的热量的情况下的该可燃性流体的流量等。此外，所述电力既可以对电力量进行时间微分而取得，也可以作为瞬时电力量而取得。 
通常，预先决定了与设备的处理有关的动作。因此，在所述规定时间中，预先决定了进行基于所述处理的附加价值的创造的部分和除此之外的部分。 
因此，根据上述结构和方法，通过从与能耗有关的物理量的时序数据中检测所述预先定义的时间的时序数据，从而能够关于基于所述处理的附加价 值的创造而分割所检测出的时序数据，能够从分割后的部分中，将无附加价值部分的能耗作为改善余地量来计算。即，能够作为所述改善余地量来评价动作型的空耗。 
此外，用于计算所述改善余地量的计测值仅仅是与能耗有关的物理量的时序数据。因此，应在设备中设置的计测器也可以是一个。此外，在所述物理量的计测中，无需利用电力计、电流计、流量计等设备专用的计测器。由此，能够简单地计算所述改善余地量。 
另外，关于所述分割，既可以分割为是否创造所述附加价值的2个部分，例如也可以分割为确实创造、稍微创造、不清楚、基本没有创造、完全没有创造等3个以上的部分。此外，既可以根据期间分割，也可以根据所述物理量的阈值分割，也可以根据所述时序数据的频率分割。此外，也可以根据所述物理量的比例分割，使得所述物理量的30％是创造附加价值，剩余的70％是无附加价值。此外，该比例也可以随着时间的经过而变化。 
此外，作为从所述时序数据中检测一个循环的时序数据的方法，可以利用频率分析、模板匹配以及其他的公知方法。此外，也可以进一步计算所计算出的改善余地量的累计值。 
具体地说，优选地，在本发明的能量监视装置中，还包括：存储部，预先存储表示所述一个循环的时序数据的波形模型的波形模型信息和作为用于所述分割部件分割的条件的分割条件，所述检测部件检测适合在所述存储部中存储的波形模型信息的一个循环的时序数据，所述分割部件基于在所述存储部中存储的分割条件进行分割。 
另外，在所述设备可执行多种处理的情况下，所述一个循环的时序数据的波形在大多数情况下根据所述制造对象物的种类而不同。若波形不同，则存在分割条件也不同的可能性。 
因此，优选地，所述存储部预先将多个波形模型信息和多个分割条件相对应地存储，所述分割部件基于与所述检测部件检测出的一个循环的时序数据所适合的波形模型信息相对应的分割条件进行分割。此时，即使在所述设备可执行多种处理时，也能够应对。此外，也可以基于所述时序数据适合哪个波形模型信息来确定进行所述处理的物体的种类。 
优选地，在本发明的能量监视装置中，还包括：波形模型生成部件，使用所述取得部件取得的物理量的时序数据，生成所述波形模型信息。 
例如，在所述能量监视装置中，所述取得部件还取得来自用于检测所述设备的一个循环的传感器的检测数据，且所述能量监视装置还包括：输入部，接受来自用户的输入；提取部件，利用所述取得部件取得的检测数据，从所述取得部件取得的时序数据中提取一个循环的时序数据；波形模型生成部件，基于该提取部件提取出的一个循环的时序数据，生成所述波形模型信息；以及分割条件设定部件，基于从所述用户经由所述输入部输入的指示，设定所述提取部件提取出的一个循环的时序数据的所述分割条件。 
此时，自动地生成波形模型信息，用户能够参照基于生成的波形模型信息的一个循环的时序数据的波形模型，决定分割条件。 
优选地，在本发明的能量监视装置中，还包括：存储部，预先存储作为从所述设备开始所述处理起到结束为止的期间的计划值的循环时间设计值，所述检测部件包括检测所述一个循环的时序数据的开始时刻的循环开始检测部件。 
例如，在所述能量监视装置中，还包括：存储部，预先存储作为从所述设备开始所述处理起到结束为止的期间的计划值的循环时间设计值，所述检测部件包括：频率分析部件，对所述取得部件取得的时序数据进行频率分析，从而将在所述循环时间设计值和其附近频谱最强的频率作为基本频率来检测；滤波器处理部件，对所述时序数据进行滤波器处理，使得将该频率分析部件检测出的基本频率和其附近的频率分量增强；以及循环开始检测部件，基于该滤波器处理部件的滤波器处理之后的时序数据，检测所述一个循环的时序数据的开始时刻。 
此时，由于通过所述滤波器处理，等于或接近基本频率的一个循环的频率分量被增强，所以能够容易检测一个循环的时序数据。 
另外，所述循环开始检测部件也可以使用所述滤波器处理之后的时序数据和其二阶微分的数据，检测所述滤波器处理之后的时序数据的上升的时刻，从而检测所述一个循环的时序数据的开始时刻。 
此外，也可以还包括存储表示所述一个循环的时序数据的波形模式的波形模式信息的存储部，所述循环开始检测部件通过检测适合在所述存储部中存储的波形模式信息的一个循环的时序数据，从而检测所述一个循环的时序数据的开始时刻。 
在本发明的能量监视装置中，也可以还包括：存储部，存储表示所述一 个循环的时序数据的波形模式的波形模式信息；以及波形模式生成部件，利用多个所述检测部件检测出的一个循环的时序数据，生成所述波形模式并存储在所述存储部中。此时，无需在存储部中预先存储波形模式信息。 
在本发明的能量监视装置中，所述分割部件也可以包括：特征值计算部件，基于所述检测部件检测出的一个循环的时序数据，计算在某一时刻分割所述一个循环的期间的特征值；以及开始时刻确定部件，基于该特征值计算部件计算出的特征值，确定没有创造基于所述处理的附加价值的无附加价值期间的开始时刻。此时，无需在存储部中预先存储分割条件。另外，作为所述特征值的例子，举出在统计学上对在某一时刻分割所述一个循环的期间的似然性赋予特征的值。 
优选地，在本发明的能量监视装置中，所述计算部件从由所述分割部件分割的部分中，还计算创造出基于所述处理的附加价值的附加价值创造部分的能耗。此时，由于能够计算相对于一个循环的能耗的、附加价值创造部分的能耗的比例，所以能够把握所述设备的能量效率。 
另外，也能够通过能量监视程序使计算机执行所述能量监视装置中的各个步骤。此外，也可以通过将所述能量监视程序存储在计算机可读取的记录介质中，从而在任意的计算机上执行所述能量监视程序。 
发明效果 
如上所述，由于本发明的能量监视装置将与能耗有关的物理量的时序数据作为计测数据来使用，并检测规定时间的时序数据，从而能够关于基于所述处理的附加价值的创造而分割所检测出的时序数据，并从分割的部分中，将无附加价值部分的能耗作为改善余地量来计算，所以起到能够简单地评价动作型的空耗的效果。 
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的能量监视系统中的能量监视装置的概略结构的方框图。 
图2是表示某一压力机的动作状况的曲线。 
图3是所述能量监视系统的概要图。 
图4是表示某一装配机(mounter)的动作状况的曲线。 
图5是表示所述能量监视装置的循环检测部的概略结构的方框图。 
图6是表示所述能量监视装置的显示部中的显示例的曲线。 
图7是表示所述能量监视装置的控制部中的处理动作的概要的流程图。 
图8是表示在本发明的其他实施方式的能量监视系统中的能量监视装置的概略结构的方框图。 
图9是表示所述能量监视装置的控制部中的处理动作的概要的流程图。 
图10是表示加工机的耗电的时间变化的一例的流程图。 
图11是表示在本发明的再其他实施方式的能量监视系统中的能量监视装置的概略结构的方框图。 
图12是用于说明检测基本频率的方法的频谱的曲线。 
图13是表示所述能量监视装置中的滤波器处理执行部执行滤波器处理的前后中的电力数据的一例的曲线。 
图14是表示所述电力数据的频谱的曲线。 
图15是表示所述滤波器处理之后的电力数据和其二阶微分的数据的曲线。 
图16是表示所述能量监视装置中的阈值决定部决定电力阈值的方法的曲线。 
图17是表示所述能量监视装置的控制部中的处理动作的概要的流程图 
图18是表示在本发明的再其他实施方式的能量监视系统中的能量监视装置的概略结构的方框图。 
图19是表示所述能量监视装置中的模式比对部进行的模式比对的细节的曲线。 
图20是表示所述能量监视装置的控制部中的处理动作的概要的流程图。 
图21是表示在本发明的再其他实施方式的能量监视系统中的能量监视装置的概略结构的方框图。 
图22是表示所述能量监视装置的控制部中的处理动作的概要的流程图。 
图23是表示在本发明的其他实施方式的能量监视系统中的能量监视装置的概略结构的方框图。 
图24是表示所述能量监视装置中的偏离值校正部的校正的例子的曲线。 
图25是表示已校正的一个循环的电力数据和特征值的曲线。 
图26是表示所述能量监视装置的控制部中的处理动作的概要的流程图。 
具体实施方式
【实施方式1】 
参照图1～图7说明本发明的一实施方式。在说明本实施方式的内容之前，参照图2说明设备的状态和通过本实施方式计算出的能耗的改善余地量。 
图2是表示某一压力机的动作状况的曲线，具体地说是表示在所述压力机中消耗的瞬时电力(kW)的时间变化的曲线。在图2的上段表示几个小时的曲线，其中的某一20秒的曲线放大而在下段示出。另外，在图2中，作为设备的例子而举了压力机，但对于其他的设备也是相同的。 
在图2的上段的曲线中，瞬时电力接近0kW的期间toff是所述压力机的电源断开的状态的期间，该状态被称为电源断开状态。另一方面，电源断开状态的期间toff以外的期间ton是所述压力机的电源接通的状态的期间，该状态被称为负荷状态。 
在负荷状态的期间ton中瞬时电力低的期间ts是所述压力机停止的状态的期间，该状态被称为停止状态。所述压力机在停止时也消耗待机电力。因此，期间ts中的耗电量相当于改善余地量。另外，作为发生所述停止状态的要因，举出设备的故障或没有预期的异常、用于工序变更的安排(工件、夹具的更换等)、消耗部件(刀具等)的交换、设备的上电(从接通电源之后的预热运转等)/断电(切断电源之前的准备等)。 
另一方面，在所述负荷状态的期间ton中瞬时电力高的期间ta是所述压力机动作的状态的期间，该状态被称为动作状态。在表示动作状态的图2的下段的曲线中，瞬时电力高的期间tav是所述压力机对工件实际进行压力加工的状态的期间，被称为附加价值创造期间。尤其在压力机中，该状态被称为实质动作状态。另一方面，瞬时电力低的期间tan例如是对所述压力机安装工件或从所述压力机取出工件、在下游的加工机中处理滞留引起的发送停止等进行所述压力加工以外的处理的状态的期间，被称为无附加价值期间。尤其在压力机中，该状态被称为空转状态。 
即，实质动作状态的期间tav是创造了基于压力加工的附加价值的附加价值创造期间，而空转状态的期间tan是没有创造所述附加价值的无附加价值期间。因此，在本实施方式中，无附加价值期间tan中的耗电量作为所述改善余地量来计算出。 
图3表示本实施方式的能量监视系统的概要。如图所示，能量监视系统 5是包括配置在某一生产线上的多个加工机(设备)3、计测对多个加工机3的各自中提供的电力量的多个电力量计2、与多个电力量计2电连接的能量监视装置1的结构。 
若能够预先把握加工的一个循环的动作，则加工机3例如可以利用压力机、发射成形机、清洗机等的任意的加工机。若能够测定瞬时电力等每个单位时间的电力量，则电力量计2可以利用累计电力量计、电力计等任意的计测器。 
能量监视装置1接收各个电力量计2测定的测定值，并基于接收到的测定值，计算与在各个加工机3中的动作型的空耗对应的改善余地量。能量监视装置1基于计算出的改善余地量，在显示部13中显示与改善余地量有关的信息。另外，以下为了简化说明，针对在一台加工机3中设置的一台电力量计2进行说明，但是关于在其他的加工机3中设置的电力量计2，也能够同样地计算所述改善余地量。 
图1表示能量监视装置1的概略结构。如图1所示，能量监视装置1是包括控制部10、存储部11、接收部12以及显示部13的结构。 
控制部10统一控制能量监视装置1内的各种结构的动作，例如由包括CPU(中央处理单元)和存储器的计算机构成。并且，各种结构的动作控制通过使计算机执行控制程序而进行。该程序既可以是例如将在闪速存储器等的可插拔介质中记录的程序读取而使用的方式，也可以是将在硬盘等中安装的程序读取而使用的方式。此外，也考虑下载所述程序而安装到硬盘等中执行的方式等。另外，关于控制部10的细节在后面叙述。 
存储部11存储信息，病情由闪速存储器、ROM(只读存储器)等的非易失性的存储装置和由RAM(随机存取存储器)等的易失性的存储装置构成。另外，关于存储部11的细节在后面叙述。 
接收部12从外部接收信号，并将接收到的信号发送到控制部10。具体地说，接收部12从电力量计2接收计测数据。另外，接收部12既可以通过有线接收信号，也可以通过无线接收信号。 
显示部13将各种信息进行显示输出。显示部13由LCD(液晶显示元件)、CRT(阴极线管)、等离子显示器等的显示设备构成。 
接着，说明控制部10和存储部11的细节。如图1所示，控制部10是包括电力数据取得部(取得部件)20、空耗评价部21以及显示控制部22的结 构。此外，存储部11是包括电力数据存储部30、波形模型DB(数据库)存储部31以及评价结果存储部32的结构。 
电力数据存储部30存储作为电力量计2计测的电力值的时序数据的电力数据。另外，在电力数据中，对每个电力值或者对每个规定期间，包括计测时刻。此外，评价结果存储部32存储空耗评价部21的评价结果。 
波形模型DB存储部31预先存储包括波形模型信息和与该波形模型对应的分割条件的波形模型DB。所述波形模型信息是表示一个循环的电力数据的波形模型的信息，所述分割条件是用于分割为附加价值创造部分和无附加价值部分的条件。在本实施方式中，作为所述分割条件，附加价值创造期间tav和无附加价值期间tan包含在所述波形模型DB中。 
例如，能够如下规定：从一个循环的最初至5秒为止为无附加价值期间tan，从5秒至12秒为止为附加价值创造期间tav，12秒之后为无附加价值期间tan。也能够如下规定：从一个循环的最初至一个循环的期间T的a％为止为无附加价值期间tan，从之后至所述期间T的b％为止为附加价值创造期间tav，剩余为无附加价值期间tan。 
另外，在加工不同种类的工件的情况下，一个循环的电力数据的波形不同的可能性较高。图4表示作为在印制电路板上安装电子部件的加工机3的装配机的电力数据(负荷状态)。在图示的例子中，重复对于某一种类的电路板A的电子部件的安装，接着在改变了安排之后，重复对于其他种类的电路板B的电子部件的安装。此外，在图4中，用虚线包围的部分为一个循环的电力数据。参照图4，可以理解一个循环的电力数据的波形根据电路板的种类而不同的情况。 
因此，在加工机3能够加工多种工件的情况下，优选对每个该种类，存储波形模型信息和与该波形模型对应的附加价值创造期间tav和无附加价值期间tan。相反地，在加工机3只能加工一种工件的情况下，也可以固定波形模型信息和附加价值创造期间tav以及无附加价值期间tan。 
另外，所述波形模型信息既可以是一个循环的电力数据其本身，也可以是表示该电力数据的波形的特征部分的波形特征数据。此外，所述波形模型信息既可以如后述的实施方式那样自动决定，也可以由熟练者参照一个循环的实际的电力数据而决定。 
附加价值创造期间tav以及无附加价值期间tan是由熟练者参照加工机3 中的一个循环的具体动作而决定。另外，若存储附加价值创造期间tav以及无附加价值期间tan中的任一个，则由于另一个期间为一个期间的剩余期间，所以能够容易从一个期间计算出。 
电力数据取得部20经由接收部12取得来自电力量计2的电力数据。电力数据取得部20将取得的电力数据存储在电力数据存储部30中。在本实施方式中，来自电力量计2的电力数据是瞬时电力的时序数据，但也可以是采样期间的平均电力的时序数据。 
空耗评价部21评价所述动作型的空耗。空耗评价部21是包括循环检测部(检测部件)25、分割部(分割部件)26以及累计部(计算部件)27的结构。 
循环检测部25在从电力数据存储部30读出的电力数据中检测一个循环部分。循环检测部25将检测出的一个循环的电力数据发送到分割部26。 
通常，一个循环的电力数据具有各种特征。因此，通过检测该特征，能够检测一个循环的电力数据。例如，在一个循环的电力数据在频率上具有特征的情况下，能够通过频率分析来检测，在波形上具有特征的情况下，能够通过模板匹配等的模式匹配来检测，在一个循环的耗电量上具有特征的情况下，能够通过累计电力量达到规定值来检测。此外，由于一个循环的电力数据具有重复产生的特征，所以能够通过统计学习方法来检测。在一个循环的电力数据的检测中，既可以利用这些任一种方法，也可以组合几种方法。 
图5表示利用所述模式匹配而检测一个循环的电力数据的情况下的循环检测部25的概略结构。在利用模式匹配的情况下，也能够识别在时间轴方向上延伸的波形。如图所示，循环检测部25是包括波形取得部41、预处理部42、特征提取部43、识别部44以及结果输出部45的结构。 
波形取得部41取得在电力数据存储部30中存储的电力数据中、规定的时间幅度的电力数据。波形取得部41将取得的电力数据发送到预处理部42。 
预处理部42对来自波形取得部41的电力数据进行噪声除去处理、归一化处理等的预处理。预处理部42将预处理之后的电力数据发送到特征提取部43。 
特征提取部43对来自预处理部42的电力数据提取规定的波形特征数据。作为所述规定的波形特征数据的例子，举出频率、急剧的上升等。特征量提取部43将提取出的波形特征数据发送到识别部44。 
识别部44通过进行来自特征提取部43的波形特征数据和存储在波形模型DB存储部31中的波形模型信息之间的模式匹配，从而识别在波形取得部41取得的电力数据中是否存在与一个循环的电力数据对应的部分。识别部44将识别结果发送到结果输出部45。另外，在存在多种波形模型的情况下，识别部44识别波形取得部41取得的电力数据对应于哪种波形模型。 
结果输出部45基于来自识别部44的识别结果，进行输出。具体地说，结果输出部45在波形取得部41取得的电力数据中存在与一个循环的电力数据对应的部分的情况下，将对应部分的电力数据输出到分割部26。 
再次参照图1，分割部26将循环检测部25检测出的一个循环的电力数据分割为创造出附加价值的附加价值创造部分和没有创造附加价值的无附加价值部分。具体地说，循环检测部25从波形模型DB存储部31中读出附加价值创造期间tav和无附加价值期间tan，并将所述一个循环的电力数据分割为附加价值创造期间tav的电力数据和无附加价值期间tan的电力数据。分割部26将分割后的多个电力数据发送到累计部27。 
累计部27求出分割部26分割的电力数据的电力累计值(耗电量)。具体地说，累计部27分别求出来自分割部26的附加价值创造期间tav的电力数据的电力累计值以及来自分割部26的无附加价值期间tan的电力数据的电力累计值。由于无附加价值期间tan对应于动作型的空耗，所以能够根据累计部27计算出的无附加价值期间tan的电力累计值(耗电量)来评价动作型的空耗。因此，无附加价值期间tan的电力累计值成为作为可改善量的改善余地量。 
累计部27将附加价值创造期间tav的电力数据和其电力累计值以及无附加价值期间tan的电力数据和其电力累计值存储在评价结果存储部32中。由此，例如能够求出加工机3动作了一个小时的情况下的改善余地量的累计值、在加工机3加工了一批工件的情况下的改善余地量的累计值等。 
显示控制部22控制显示部13，使得利用在评价结果存储部32中存储的各种信息，显示与改善余地有关的各种信息。 
图6表示在显示部13中显示的曲线的一例。在图示的右侧，用折线曲线表示循环检测部25检测出的一个循环的电力数据，在图示的左侧，用棒曲线表示所述电力累计值。在图6中，右下部的施加了阴影的区域是附加价值创造期间tav中的电力数据和电力累计值，右上部的施加了阴影的区域是无附 加价值期间tan中的电力数据和电力累计值。通过图6所示的图像，能够把握动作型的空耗，能够把握改善余地量。 
接着，参照图7说明上述结构的能量监视装置1的控制部10中的处理动作。图7表示控制部10中的空耗评价部21和显示控制部22的处理动作的概要。 
如图7所示，首先，在循环检测部25中，波形取得部41从电力数据存储部30取得规定的时间幅度的电力数据(步骤S1。以下，简单记载为“S1”。对于其他步骤也是相同的。)。预处理部42进行噪声除去等的预处理(S2)。接着，特征提取部43对进行了上述预处理的电力数据进行FFT(快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform))(S3)，提取周期波形的基本频率(S4)。 
接着，识别部44计算电力数据的时间微分，根据计算出的微分值的大小(上升的锐度)来确定电力数据中的一个循环的开始时刻。另外，在不能确定的情况下(S5中“否”)，设为不能确定一个循环的电力数据，返回到S1而重复所述动作。 
另一方面，在能够确定的情况下(S5中“是”)，设为能够检测一个循环的电力数据，分割部26进行所述一个循环的电力数据和在波形模型DB存储部31中存储的波形模型信息之间的模式匹配(S6)。接着，分割部26从波形模型DB存储部31中读出与所述波形模型信息对应的附加价值创造期间tav和无附加价值期间tan，并将循环检测部25检测出的一个循环的电力数据分割为附加价值创造期间tav的电力数据和无附加价值期间tan的电力数据(S7)。 
接着，累计部27分别求出附加价值创造期间tav的电力数据的电力累计值和无附加价值期间tan的电力数据的电力累计值(S8)。然后，显示控制部22控制显示部13，使得显示附加价值创造期间tav的所述电力数据和电力累计值以及无附加价值期间tan的所述电力数据和电力累计值的曲线(S9)。之后，结束处理动作。 
因此，本实施方式的能量监视装置1通过检测一个循环的电力数据，能够将检测出的一个循环的电力数据分割为附加价值创造部分和无附加价值部分，并能够将无附加价值部分的电力累计值(耗电量)作为改善余地量来计算。即，能够将动作型的空耗作为所述改善余地量来评价。此外，为了计算所述改善余地量，仅将通用的电力量计2作为计测器来使用即可，所以能够 简便地计算所述改善余地量。 
此外，由于还计算附加价值创造部分的电力累计值，所以能够把握相对于一个循环的耗电量的、附加价值创造部分的耗电量的比例，能够把握加工机3的能量效率。 
另外，由于本实施方式以求出无附加价值期间tan的电力累计值为目的，所以可以省略有关附加价值创造期间tav的计算。 
此外，在本实施方式中，分割部26将一个循环的电力数据分割为2个部分，但例如也可以分割为附加价值创造部分、无附加价值部分以及不确定部分这样的3个以上的部分。 
此外，在本实施方式中，分割部26根据期间分割了一个循环的电力数据中的附加价值创造部分和无附加价值部分，但也可以通过其他方法来分割。例如，也可以将小于3kw的电力数据分割为无附加价值部分，而将3kw以上的电力数据分割为附加价值创造部分。此外，也可以利用FFT，将频率分量小于10Hz的电力数据分割为无附加价值部分，而将除此之外的电力数据分割为附加价值创造部分。由此，也可以根据阈值来分割电力数据，也可以根据频率分量来分割电力数据。 
此外，分割部26例如也可以根据电力值的比例来分割，使得电力值的30％分割为附加价值创造部分，而剩余的70％分割为无附加价值部分。此外，所述比例也可以随着时间的经过而变化。 
此外，在本实施方式中，识别部44计算电力数据的时间微分，根据计算出的微分值的大小来确定电力数据中的一个循环的开始时刻，但也可以代替这个，在所述基本频率的区域中，进行所述电力数据和在波形模型DB存储部31中存储的波形模型信息之间的模式匹配，从而检测一个循环的电力数据。此时，即使与波形模型信息的波形相比，电力数据的波形在时间轴方向上延伸，也能够作为一个循环的电力数据来检测。 
【实施方式2】 
接着，参照图8和图9说明本发明的其他实施方式。本实施方式的能量监视系统5与图1～图7所示的能量监视系统5相比，追加了生成在波形模型DB存储部31中存储的波形模型DB的结构。 
与图1～图7所示的能量监视系统5相比，本实施方式的能量监视系统5的不同点在于，新利用统一控制加工机3的动作的PLC4，在能量监视装置1 中新设置输入部14，在能量监视装置1的控制部10中新设置检测数据取得部(取得部件)50和模型DB生成部51。另外，对于与在所述实施方式中说明的结构具有相同功能的结构附加相同的标号，并省略其说明。 
在压力机等的加工机3中，控制装置将一个循环的动作开始信号和动作结束信号发送到加工机3，从而控制加工机3的动作。因此，收集装置从所述控制装置、加工机3或所述控制装置和加工机3之间的通信电缆，收集这些信号。并且，该收集装置将收集的信号发送到能量监视装置1。由此，能量监视装置1能够将从所述收集装置接收到的所述动作开始信号至所述动作结束信号为止的期间识别为一个循环。 
因此，在本实施方式中，具有所述控制装置的功能和所述收集装置的功能的两种功能的PLC4将所述动作开始信号和所述动作结束信号发送到加工机3，且发送到能量监视装置1。另外，除了PLC4之外，也可以利用设置在加工机3中具有一个循环的反复性的电动机系统、加热器系统等的装置部分，根据在该装置部分中随着时间变化的物理量而检测加工机3的一个循环的传感器。或者，也有根据电力数据的波形的信息而检测一个循环的方法。 
输入部14接受来自用户的指示输入、信息输入等，例如由键盘或按钮等的键输入设备和鼠标等的指示设备等构成。 
检测数据取得部50经由接收部12取得来自PLC4的检测数据。检测数据取得部50将取得的检测数据发送到模型DB生成部51。 
模型DB生成部51利用来自电力数据取得部20的电力数据、来自检测数据取得部50的检测数据以及从用户经由输入部14输入的信息，生成所述波形模型信息和与该波形模型对应的附加价值创造期间tav和无附加价值期间tan。模型DB生成部51是包括循环提取部(提取部件)55、波形模型生成部(波形模型生成部件)56以及分割条件设定部(分割条件设定部件)57的结构。 
循环提取部55接收检测数据取得部50取得的检测数据以及电力数据取得部20取得的电力数据，并基于所述检测数据，从所述电力数据中提取一个循环的电力数据。循环提取部55将提取出的一个循环的电力数据发送到波形模型生成部56。 
波形模型生成部56利用来自循环提取部55的一个循环的电力数据，生成一个循环的电力数据的波形模型信息。波形模型生成部56将生成的波形模 型信息发送到分割条件设定部57。 
例如，举出将最近的所述一个循环的电力数据取得多次，利用这些电力数据来计算平均的所述一个循环的电力数据，并将其作为波形模型信息。此外，举出将最近的所述一个循环的电力数据取得多次，分别对所述一个循环的电力数据，执行与特征提取部43相同的功能，提取所述一个循环的电力数据的特征部分，将在多个所述一个循环的电力数据之间共同的特征部分作为波形模型信息。此外，也可以组合多个所述波形模型信息。 
分割条件设定部57设定用于将一个循环的电力数据分割为附加价值创造部分和无附加价值部分的分割条件。分割条件设定部57将设定的分割条件与波形模型生成部56生成的波形模型信息相关联地存储在波形模型DB存储部31中。 
具体地说，分割条件设定部57基于来自波形模型生成部56的波形模型信息，生成一个循环的电力数据的模型波形，并显示在显示部13中。接着，用户参照在显示部13中显示的模型波形，并考虑加工机3的动作，决定一个循环的电力数据中的附加价值创造部分和无附加价值部分，决定所述分割条件。然后，分割条件设定部57经由输入部14取得用户决定的分割条件，从而设定所述分割条件。 
接着，参照图9说明上述结构的能量监视装置1的控制部10中的处理动作。图9表示控制部10中的模型DB生成部51的处理动作的概要。 
如图9所示，首先，循环提取部55接收检测数据取得部50取得的检测数据和电力数据取得部20取得的电力数据，并基于所述检测数据，从所述电力数据中提取一个循环的电力数据(S10)。接着，波形模型生成部56对所述一个循环的电力数据的最近几次量进行平均，并将平均后的一个循环的电力数据作为波形模型信息(S15)。 
接着，分割条件设定部57基于波形模型生成部56生成的波形模型信息，生成一个循环的电力数据的模型波形，显示在显示部13中，并设定经由输入部14而从用户取得的分割条件(S16)。然后，分割条件设定部57将设定的分割条件与波形模型生成部56生成的波形模型信息相对应地存储在波形模型DB存储部31中(S17)。之后，结束处理动作。 
因此，本实施方式的能量监视装置1自动生成波形模型信息，且用户能够参照基于生成的波形模型信息的一个循环的电力数据的波形模型来决定分 割条件。 
另外，在本实施方式中，检测数据取得部50和模型DB生成部51包含在能量监视装置1中，但也可以包含在能量监视装置1以外的装置中。此时，从该装置对能量监视装置1发送波形模型信息和分割条件。 
此外，在本实施方式中，利用来自PLC4的检测数据和来自电力量计2的电力数据来提取一个循环的电力数据，但例如也可以如下所述那样，仅利用来自电力量计2的电力数据来检测一个循环的电力数据。此时，不需要设置PLC4和检测数据取得部50。 
即，循环提取部55代替S10而进行图3所示的S1～S4。并且，波形模型生成部56计算来自电力数据取得部20的电力数据的时间微分，并根据计算出的微分值的大小(上升的锐度)来确定电力数据中的一个循环的开始时刻。由此，能够将从确定的一个循环的开始时刻至基本频率的倒数的期间为止的电力数据，作为一个循环的电力数据来检测。 
【实施方式3】 
接着，参照图11～图17说明本发明的再其他实施方式。本实施方式的能量监视系统5与图1～图7所示的能量监视系统5相比，循环检测部25的动作不同。另外，对于与在所述实施方式中说明的结构具有相同功能的结构附加相同的标号，并省略其说明。 
本实施方式的循环检测部25通过利用循环时间设计值Dct和频率分析，从电力数据中检测一个循环的开始时刻，从而检测一个循环的电力数据。这里，循环时间设计值Dct是制造现场的负责人等设定的循环时间的计划值。 
图11表示循环检测部25和存储在其中使用的数据的存储部的概略结构。如图所示，循环检测部25是包括频率分析部(频率分析部件)110、滤波器处理部(滤波器处理部件)111以及循环开始检测部(循环开始检测部件)112的结构。此外，存储部11是包括设计值存储部100、参数存储部101以及条件存储部102的结构。 
设计值存储部100存储循环时间设计值Dct。此外，参数存储部101存储在滤波器处理部111中用于滤波器处理的各种参数的值。此外，条件存储部102存储用于检测一个循环的开始时刻的各种条件。循环时间设计值Dct、所述各种参数以及所述各种条件经由输入部14(图8)等，分别预先存储在设计值存储部100、参数存储部101以及条件存储部102中。 
频率分析部110进行电力数据的频率分析，利用循环时间设计值Dct而检测周期波形的基本频率f0。频率分析部110是包括FFT部120和基本频率检测部121的结构。 
FFT部120对规定期间的电力数据进行FFT。FFT部120将进行了FFT之后的频谱的数据发送到基本频率检测部121。另外，所述规定期间是能够从电力数据中取得后述的各种统计值的期间即可，例如举出循环时间设计值Dct的数倍～动作状态连续的期间ta。 
基本频率检测部121利用来自FFT部120的频谱的数据而检测周期波形的基本频率f0。基本频率检测部121将检测出的基本频率f0发送到滤波器处理部111。 
在本实施方式中，将检测所述基本频率的频率范围限定于包括在设计值存储部100中存储的循环时间设计值的倒数Dct-1的规定范围。由此，能够可靠地取得与循环时间对应的周期波形的基本频率。 
图12是用于说明检测所述基本频率的方法的图，且是用折线曲线来表示循环时间设计值的倒数Dct-1附近的所述频谱的例子。在图12中，由虚线夹持的范围为所述规定范围。基本频率检测部121将在由虚线夹持的部分中频谱最强的频率，作为基本频率f0来检测。另外，在本实施例中，所述规定范围的频率成为相对于循环时间设计值的倒数Dct-1的1/2倍～2倍。 
滤波器处理部111对所述电力数据进行滤波器处理(滤波)，从而增强基本频率f0附近的频率分量。滤波器处理部111是包括函数决定部122和滤波器处理执行部123的结构。 
函数决定部122利用来自基本频率检测部121的基本频率f0，决定作为在滤波器处理中使用的函数的滤波器用函数。函数决定部122将决定的滤波器用函数的信息发送到滤波器处理执行部123。 
在本实施方式中，作为滤波器用函数而使用下式的逻辑斯蒂(logistic)函数f(x)。另外，也可以将其他函数用作滤波器用函数。 
f(x)＝1/(1+exp(s×(x-fc))) 
这里，fc表示在f＝1/2时的x的值，在本实施方式中对应于截止频率。此外，在本实施方式中，设为截止频率fc＝基本频率f0×参数Param。此外，s表示逻辑斯蒂函数的减少率，取0≤s≤1的范围。 
滤波器处理执行部123使用来自函数决定部122的滤波器用函数，对电 力数据执行滤波器处理。滤波器处理执行部123将滤波器处理之后的电力数据发送到循环开始检测部112。 
图13(a)和(b)是分别表示滤波器处理执行部123执行所述滤波器处理的前后的电力数据的一例的曲线。此外，图14(a)和(b)是分别表示图13(a)和(b)所示的电力数据的频谱的曲线。 
另外，在图14(a)和(b)中，表示了作为函数决定部122决定的滤波器用函数的逻辑斯蒂函数的频率特性。在图示的例子中， Param＝3(因此，fc＝0.1719Hz)、s＝0.1。此外，图13和图14表示加工机3为射出成型机的情况下的例子。 
若比较图14(a)和(b)，则能够理解通过执行所述滤波器处理，除去了比基本频率f0高且为0.2Hz以上的频率分量。此外，若比较图13(a)和(b)，则能够理解通过执行所述滤波器处理，循环波形变得明确。 
循环开始检测部112检测一个循环的开始时刻。在加工机3开始对于工件的加工时，大多数情况下耗电急剧增加。实际上，若参照图13(b)所示的所述滤波器处理之后的电力数据，则能够理解电力值急剧增加的上升周期性地产生的情况。 
因此，能够理解若能够检测所述滤波器处理之后的所述电力值的上升，则能够检测一个循环的开始时刻。在本实施方式中，将所述电力值的上升的时刻设为一个循环的开始时刻。 
作为所述电力值的上升的决定方法，已知各种方法，但参照图15说明在本实施方式中使用的所述检测方法。图15是表示所述滤波器处理之后的电力数据和其二阶微分的数据的曲线。图中，虚线的曲线为所述电力数据，实线的曲线为所述二阶微分的数据。 
如图15所示，在所述滤波器处理之后的所述电力值的上升之前，所述滤波器处理之后的电力值小，且随着时间的经过，所述电力值的倾斜从负急剧增加为正。因此，所述电力值的二阶微分值增加。因此，能够将满足所述电力值低于某一阈值，且所述电力值的二阶微分值高于其他阈值的条件的时刻，决定为所述电力值的上升时刻。例如，在图15中，由于与曲线的种类相同的种类的用O印包围的部位满足所述条件，所以该部位的时刻被决定为所述电力值的上升时刻。以下，将有关所述电力值的所述阈值称为“电力阈值”，将有关所述电力值的二阶微分值的所述阈值称为“二阶微分阈值”，且将所 述条件称为“上升检测条件”。 
另外，也可以作为所述上升检测条件而追加其他条件。例如，即使如上所述那样所述电力值的倾斜急剧增加，若在此之后减少，则也抑制所述电力值的增加，所以不称为所述上升。因此，也可以将如下条件追加到所述上升检测条件，即从满足所述条件的时刻起经过规定时间之后(例如5秒之后)的所述电力值大于所述电力阈值的条件。 
此外，如图15所示，所述上升检测条件除了在某一时刻满足之外，也有在包括该时刻的多个时刻满足的可能性。因此，也可以将如下条件追加到所述上升检测条件，即在循环时间设计值Dct和作为基本频率f0的倒数的基本周期T0的任一个值的0.5倍以内的期间存在满足所述上升检测条件的多个时刻的情况下，将所述电力值的二阶微分值最大的时刻作为所述电力值的上升时刻的条件。 
接着，说明所述电力阈值和所述二阶微分值的决定方法。参照图15，则能够理解低于所述电力阈值的电力值周期性地存在的需要。因此，作为所述电力阈值，决定为周期性地检测出低于该值的电力值的值。 
图16表示用于决定所述电力阈值的曲线。在图16的上段记载的曲线表示电力数据的时间变化，图中的虚线分别表示探索区间。在图16的下段表示了在各个探索区间内的电力数据中、低位的规定数个电力值的中间值。 
另外，作为所述规定数，也可以设定实际的数目，也可以设定用于求出该规定数的算式。作为该算式的例子，举出如下式。 
规定数＝a/(f0*tsampling)(其中，小数点以下四舍五入) 
这里，tsampling表示数据计测的采样周期。此外，(f0tsampling)-1表示基本周期T0(＝1/f0)的数据数，a表示其系数。在本实施例中，a＝0.3。例如，在f0＝0.1719Hz、tsampling＝0.6秒的情况下，所述规定数＝3，计算低位的3个电力值的中间值。 
如图16所示，在本实施方式中，将规定的探索区间设定为上游侧的某一时间，计算在设定的探索区间内的电力数据中、低位的规定数个电力值的中间值。另外，优选所述探索区间是比基本周期T0宽的规定期间。 
接着，将所述探索区间向下游侧偏移规定时间进行与上述相同的处理，并重复这个处理。然后，将计算出的中间值的集合的上侧邻接值决定为所述电力阈值。另外，优选所述规定时间是比基本周期T0窄的时间，优选是基本 周期T0的一半左右。 
这里，上侧邻接值意味着比(上侧铰链U)+(一个铰链分布度h)×a在下侧的数据的最大值。此外，一个铰链分布度h意味着上侧铰链(upper hinge)U和下侧铰链(lower hinge)的间隔，上侧铰链意味着比中间值大的值的数据的中间值(75百分点值)，下侧铰链意味着比中间值小的值的数据的中间值(25百分点值)。另外，参数a通常是1.5，但在本实施例中，考虑用于可靠地检测上升的余裕而设为2。 
另外，所述二阶微分阈值可通过与所述电力阈值的决定方法相反的方法来决定。具体地说，参照图15，则能够理解超过所述二阶微分阈值的电力值周期性地存在的需要。因此，作为所述二阶微分阈值，决定为周期性地检测出超过该值的电力值的值。 
在本实施方式中，将规定的探索区间设定为上游侧的某一时间，计算在设定的探索区间内的所述二阶微分的数据中、高位的规定数个电力值的中间值。接着，将所述探索区间向下游侧偏移规定时间进行与上述相同的处理，并重复这个处理。然后，将计算出的中间值的集合的下侧邻接值决定为所述二阶微分阈值。这里，下侧邻接值意味着比(下侧铰链L)-(一个铰链分布度h)×a在上侧的数据的最小值。 
因此，循环开始检测部112使用在滤波器处理执行部123中执行了滤波器处理后的电力数据和其二阶微分的数据，将电力值的上升时刻作为一个循环的开始时刻来检测出。循环开始检测部112是包括二阶微分运算部124、阈值决定部125以及开始时刻检测部126的结构。此外，条件存储部102存储所述探索区间、所述规定数、所述规定时间以及参数a。 
二阶微分运算部124对来自滤波器处理执行部123的滤波器处理之后的电力数据进行二阶微分的运算。二阶微分运算部124将运算出的二阶微分的数据与所述滤波器处理之后的电力数据一同发送到阈值决定部125和开始时刻检测部126。 
阈值决定部125利用来自二阶微分运算部124的滤波器处理之后的电力数据和二阶微分的数据以及存储在条件存储部102中的所述探索区间、所述规定数、所述规定时间以及参数a，如上所述那样决定所述电力阈值和所述二阶微分阈值。阈值决定部125将决定的所述电力阈值和所述二阶微分阈值发送到开始时刻检测部126。 
开始时刻检测部126利用来自二阶微分运算部124的滤波器处理之后的电力数据和二阶微分的数据以及来自阈值决定部125的所述电力阈值和所述二阶微分阈值，基于所述上升检测条件，检测一个循环的开始时刻。由此，循环检测部25能够检测一个循环部分的电力数据。 
接着，参照图17说明上述结构的能量监视装置1的控制部10中的处理动作。图17表示控制部10中的循环检测部25的处理动作的概要。 
如图17所示，首先，循环检测部25从电力数据存储部30取得规定的时间幅度的电力数据(S20)。接着，FFT120对取得的电力数据进行FFT(S21)，利用通过该FFT而取得的频谱的数据和在设计值存储部100中存储的循环时间设计值Dct，基本频率检测部121检测周期波形的基本频率f0(S22)。 
接着，函数决定部122利用检测出的基本频率f0和在参数存储部101中存储的各种参数，决定滤波器用函数(S23)，滤波器处理执行部123利用决定的滤波器用函数，对所述电力数据执行滤波器处理(S24)。 
接着，二阶微分运算部124对上述滤波器处理之后的电力数据进行二阶微分的运算，阈值决定部125利用从该运算结果获得的二阶微分的数据、所述滤波器处理之后的电力数据以及在条件存储部102中存储的各种数据，决定所述电力阈值和所述二阶微分阈值(S25)。接着，开始时刻检测部126利用决定的电力阈值和二阶微分阈值、所述滤波器处理之后的电力数据以及所述二阶微分的数据，基于所述上升检测条件，决定一个循环的开始时刻(S26)。然后，循环检测部25利用检测出的一个循环的开始时刻，在从电力数据存储部30取得的规定的时间幅度的电力数据中检测出一个循环部分的电力数据，并将其输出(S27)，之后，结束处理动作。 
因此，在本实施方式中，由于能够利用电力数据和各种设定值来检测一个循环的开始时刻，所以无需利用模式波形。 
另外，在本实施方式中，将电力值的上升的时刻作为一个循环的开始时刻，但根据加工机3，也存在进行了用于所述加工的准备之后开始所述加工的情况(参照图6)。此时，所述一个循环的开始时刻成为所述准备的开始时刻，从所述加工的开始时刻即所述电力值的上升时刻偏离。但是，根据加工机3的动作而已知所述准备的期间，或者在该期间中的电力数据中存在特征的情况较多。因此，通过检测所述电力值的上升的时刻，能够容易地求出所述准备的开始时刻即所述一个循环的开始时刻。 
此外，也可以与所述电力值的上升的检测同样地检测所述电力值的下降。此时，从所述电力值的上升的时刻起至所述电力值的下降的时刻为止的期间成为实质动作状态(参照图2)的期间tav，能够求出附加价值创造期间。 
【实施方式4】 
接着，参照图18～图20说明本发明的再其他实施方式。图18表示在本实施方式的能量监视系统5的能量监视装置1中，在控制部10中包含的循环检测部25和存储用于其中的数据的存储部的概略结构。 
与图11～图17所示的能量监视系统5相比，本实施方式的能量监视系统5的不同点在于，循环检测部25中的循环开始检测部112的动作和存储部11代替条件存储部102而包括模式波形存储部103。另外，对于与在所述实施方式中说明的结构具有相同功能的结构附加相同的标号，并省略其说明。 
模式波形存储部103存储表示一个循环的电力数据的模式波形的模式波形信息。另外，也可以代替模式波形存储部103而使用波形模型DB存储部31。此时，波形模型DB存储部31中的波形模型信息成为所述模式波形信息。 
本实施方式的循环检测部25通过利用循环时间设计值Dct和频率分析和模式比对，从电力数据中检测一个循环的开始时刻，从而检测一个循环的电力数据。如图18所示，循环检测部25中的循环开始检测部112是包括模式比对部130和开始时刻检测部131的结构。 
模式比对部130对从电力数据存储部30经由滤波器处理执行部123而取得的滤波器处理之后的电力数据，利用从模式波形存储部103经由滤波器处理执行部123而取得的滤波器处理之后的所述模式波形的电力数据，进行模式比对(模板匹配)。 
模式比对部130在所述模式比对的结果，确定最类似(适合)于所述滤波器处理之后的模式波形的电力数据的、所述滤波器处理之后的电力数据的部分，并将该部分中的开始时刻作为一个循环的基准开始时刻来检测出。模式比对部130将检测出的一个循环的基准开始时刻发送到开始时刻检测部131。另外，在本实施方式中，用相关函数来表示了比对的程度(评价基准)，但也可以用卷积积分值等公知的评价基准来表示。 
图19是表示所述模式比对的细节的曲线。在图19的上段记载的曲线表示滤波器处理之后的电力数据的时间变化，图中的两点虚线分别表示比较区间。在图19的下段表示滤波器处理之后的模式波形的电力数据。另外，所述 比较区间与所述滤波器处理之后的模式波形的电力数据的区间相同。 
如图19所示，在本实施方式中，首先，将探索开始时刻设定为适当的时刻，并在探索开始时刻的下游侧设定比较区间。接着，计算设定的比较区间的所述电力数据和所述模式波形的电力数据的相关系数。 
接着，将所述比较区间向下游侧偏移，进行与上述相同的处理，并将这个处理重复至比较区间的开始时刻达到探索结束时刻为止。然后，将相关系数成为最大的比较区间的开始时刻决定为一个循环的基准开始时刻，并将决定的一个循环的基准开始时刻发送到开始时刻检测部131。 
另外，探索开始时刻既可以是滤波器处理之后的电力数据的开头，也可以是中间。此外，比较区间的移动方向既可以是上游侧，也可以是下游侧。此外，从探索开始时刻至探索结束时刻为止的期间既也可以依赖于循环时间设计值Dct，使得成为循环时间设计值Dct的2倍，也可以为一定。此外，比较区间既可以按每个电力值进行偏移，也可以按多个电力值进行偏移。 
开始时刻检测部131利用来自模式比对部130的一个循环的基准开始时刻，检测所述滤波器处理之后的电力数据中的另一个循环的开始时刻。循环检测部25能够利用模式比对部130检测出的一个循环的基准开始时刻和开始时刻检测部131检测出的一个循环的开始时刻，检测一个循环部分的电力数据。 
作为开始时刻检测部131检测所述另一个循环的开始时刻的方法，考虑如下的两种方法。第一种方法，利用作为基本频率检测部121检测出的基本频率f0的倒数的基本周期T0。在这个方法中，以所述一个循环的基准开始时刻为起点，每隔基本周期T0的时刻作为所述另一个循环的开始时刻而检测出。另外，也可以代替基本周期T0，利用循环时间设计值Dct等对应于循环时间的任意的期间。 
此外，第二种方法，在通过第一种方法检测出的一个循环的开始时刻的前后分别设定所述探索开始时刻和所述探索结束时刻，并发送到模式比对部130，从而从模式比对部130接收所述探索开始时刻～所述探索结束时刻的期间中的所述一个循环的基准开始时刻。在第二种方法的情况下，与第一种方法的情况相比，处理增加但能够提高一个循环的开始时刻的精度。 
另外，优选所述探索开始时刻是比所述一个循环的开始时刻稍微提前(例如，基本周期T0的0.1倍等)的时刻。此外，优选所述探索结束时刻是从所 述探索开始时刻经过了规定期间(例如，基本周期T0、循环时间设计值Dct等)的时刻。 
接着，参照图20说明上述结构的能量监视装置1的控制部10中的处理动作。图20表示控制部10中的循环检测部25的处理动作的概要。另外，从电力数据存储部30中取得规定的时间幅度的电力数据之后(S20)，函数决定部122决定滤波器用函数为止(S23)的处理与图17相同，所以省略其说明。 
在S23之后，滤波器处理执行部123利用决定的滤波器用函数，对所述电力数据和从模式波形存储部103中取得的模式波形的电力数据执行滤波器处理(S30)。接着，模式比对部130利用所述滤波器处理之后的模式波形的电力数据，对所述滤波器处理之后的电力数据进行模式比对(S31)。然后，模式比对部130将所述模式比对的结果，最类似于所述滤波器处理之后的模式波形的电力数据的、所述滤波器处理之后的电力数据的部分中的开始时刻，作为一个循环的基准开始时刻来检测(S32)。 
接着，开始时刻检测部131利用检测出的一个循环的基准开始时刻，检测所述滤波器处理之后的电力数据中的另一个循环的开始时刻(S33)。循环检测部25利用检测出的另一个循环的开始时刻和所述一个循环的基准开始时刻，在从电力数据存储部30取得的规定的时间幅度的电力数据中检测一个循环部分的电力数据，并将其输出(S34)，之后，结束处理动作。 
另外，模式波形存储部103既可以存储滤波器处理之后的所述模式波形信息。此时，模式比对部130能够从模式波形存储部103中直接取得所述滤波器处理之后的模式波形信息。另外，优选对所述模式波形信息施加的滤波器处理与滤波器处理执行部123执行的滤波器处理相同。 
【实施方式5】 
接着，参照图21和图22说明本发明的再其他实施方式。与图18～图20所示的能量监视系统5相比，本实施方式的能量监视系统5的不同点在于，在控制部10中追加了模式波形生成部(波形模式生成部件)113。另外，对于与在所述实施方式中说明的结构具有相同功能的结构附加相同的标号，并省略其说明。 
图21表示在本实施方式的能量监视系统5的能量监视装置1中，在控制部10中包含的循环检测部25和模式波形生成部113以及存储用于其中的数 据的存储部的概略结构。另外，由于循环检测部25与图18所示的循环检测部25相同，所以省略其说明。 
模式波形生成部113利用循环检测部25检测出的一个循环的电力数据，生成一个循环的电力数据的模式波形。如图21所示，模式波形生成部113是包括正常波形提取部132和模式生成部133的结构。 
正常波形提取部132从循环检测部25接收一个循环的电力数据，并从接收到的一个循环的电力数据中提取波形正常的波形数据。以下，将波形正常的一个循环的电力数据称为正常波形数据。正常波形提取部132将提取出的正常波形数据发送到模式生成部133。 
说明在正常波形提取部132中判断所述波形为正常的方法。首先，预先选择对一个循环的波形赋予特征的一个或多个特征量Fi。作为该特征量Fi，在实施例中利用循环时间F1和一个循环的电力和F2。作为特征量Fi的其他例子，考虑使用基本统计量，具体地说，举出平均、方差、标准偏差、平方平均平方根、最大值、最小值、峰度(尖度)、偏度(歪度)等。另外，峰度表示一个循环中的电力的分布相对正态分布尖锐到什么程度。此外，偏度表示一个循环中的电力的分布相对正态分布偏到什么程度。 
接着，关于接收到的一个循环的电力数据，分别计算特征量Fi，并根据计算出的特征量Fi的集合，计算中间值mdi和标准偏差sdi。并且，对每个特征量Fi重复这个处理。 
然后，将全部特征量Fi满足特征量Fi与中间值mdi之差的绝对值abs(Fi-mdi)小于标准偏差sdi的条件的一个循环的电力数据提取为正常波形数据，并发送到模式生成部133。在实施例的情况下，提取满足abs(F1-md1)＜sd1且abs(F2-md2)＜sd2的一个循环的电力数据。 
模式生成部133利用来自正常波形提取部132的多个正常波形数据，生成模式波形。具体地说，模式生成部133从所述多个正常波形数据中提取从开始时刻起经过了相同时间的电力值，计算提取出的多个电力值的中间值，将计算出的中间值作为该经过时间的模式波形的电力值，并将对全部经过时间重复该处理而生成模式波形。模式生成部133将生成的模式波形的数据存储在模式波形存储部103中。 
接着，参照图22说明上述结构的能量监视装置1的控制部10中的处理动作。图22表示控制部10中的模式波形生成部113的处理动作的概要。 
如图22所示，首先，若接收到循环检测部25从规定的时间幅度的电力数据中检测出的一个循环的电力数据(S40)，则正常波形提取部132作为正常波形数据而提取波形正常的数据(S41)。接着，模式生成部133利用提取出的多个正常波形数据，生成模式波形(S42)，并将生成的模式波形数据存储在模式波形存储部103中(S43)。之后，结束处理动作。 
因此，在本实施方式中，即使没有事先判明模式波形的情况下，也能够自动地取得适当的模式波形。 
另外，模式波形生成部113接收的一个循环的电力数据既可以是滤波器处理部111进行了滤波器处理的数据，也可以是没有进行滤波器处理的数据。此外，模式波形生成部113也可以利用通过其他的检测方法检测出的一个循环的电力数据。 
【实施方式6】 
接着，参照图23～图26说明本发明的再其他实施方式。与图1～图7所示的能量监视系统5相比，本实施方式的能量监视系统5的不同点在于，分割部26的动作。另外，对于与在所述实施方式中说明的结构具有相同功能的结构附加相同的标号，并省略其说明。 
本实施方式的分割部26利用统计处理，从循环检测部25检测出的一个循环的电力数据中确定无附加价值期间tan的开始时刻。由此，由于能够根据波形模型生成分割条件，所以不需要将分割条件预先存储在波形模型DB存储部31中。此外，由于能够从一个循环的电力数据中确定附加价值创造期间tav和无附加价值期间tan，所以不需要利用波形模型DB存储部31。 
接着，说明本实施方式的分割部26的细节。在本实施方式中，关于一个循环，将电力值的上升时刻设为开始时刻，前期间为附加价值创造期间tav，后期间为无附加价值期间tan。 
一般，在附加价值创造期间tav中，由于加工机3进行加工，所以耗电值高。另一方面，在无附加价值期间tan中，由于加工机3不进行加工，所以耗电值低。因此，可以认为耗电值从高的状态转移到低的状态的转移时刻为无附加价值期间tan的开始时刻(附加价值创造期间tav的结束时刻)。 
为了确定所述转移时刻，利用如下式的特征值f(t)。 
f(t)＝|{(期间Ls的电力数据的平均值)-(期间Rs的电力数据的平均值)}2|/{(期间Ls的电力数据的方差值)+(期间Rs的电力数据的方差值)} 
这里，期间Ls和期间Rs分别表示在一个循环的期间中、某一时刻t之前的期间和之后的期间。由于在时刻t为所述转移时刻的情况下，期间Ls的电力数据的平均值变大、期间Rs的电力数据的平均值变小、期间Ls和期间Rs的电力数据的方差值变小，所以特征值f(t)成为最大。换言之，在特征值f(t)成为最大的情况下，时刻t成为所述转移时刻，期间Ls成为附加价值创造期间tav，期间Rs成为无附加价值期间tan。因此，通过从一个循环的电力数据中确定特征值f(t)成为最大的时刻t，从而能够将所述一个循环的电力数据分割为附加价值创造期间tav的电力数据和无附加价值期间tan的电力数据。 
图23表示分割部26的概略结构。如图所示，分割部26是包括偏离值校正部140、特征值计算部(特征值计算部件)141以及转移时刻决定部(开始时刻确定部件)142的结构。 
偏离值校正部140作为计算特征值f(t)的预处理，校正在来自循环检测部25的一个循环的电力数据中存在的偏离值。偏离值校正部140将校正后的一个循环的电力数据发送到特征值计算部141。 
参照图24说明偏离值校正部140的校正的细节。图24表示偏离值校正部140的校正的例子。同图的(a)表示校正前的一个循环的电力数据，同图的(b)表示校正后的一个循环的电力数据。 
如图24所示，偏离值校正部140首先计算一个循环的电力数据的平均值，并进行将一个循环的电力数据分割为平均值之上的数据upper和平均值之下的数据lower的临时决定。接着，计算之上的数据upper的中间值m_u和之下的数据lower的中间值m_l。另外，若代替中间值而使用平均值，则包括偏离值，所以不好。 
并且，在之上的数据upper中，将m_u+|m_u-m_l|以上的数据看作偏离值，将该数据的电力值校正为m_u。 
特征值计算部141利用来自偏离值校正部140的校正之后的一个循环的电力数据，对一个循环内的全部时刻t计算特征值f(t)。特征值计算部141将计算出的特征值f(t)发送到转移时刻决定部142。 
转移时刻决定部142利用来自特征值计算部141的特征值f(t)，将特征值f(t)最大的时刻t决定为转移时刻，并将该转移时刻设为无附加价值期间tan的开始时刻(附加价值创造期间tav的结束时刻)。由此，分割部26 能够将一个循环的电力数据分割为附加价值创造期间tav的电力数据和无附加价值期间tan的电力数据。 
图25是表示校正之后的一个循环的电力数据和特征值f(t)的曲线。图中，粗线表示校正之后的一个循环的电力数据，细线表示特征值f(t)。如图所示，能够理解为在特征值f(t)成为最大的时刻t，能够分割为附加价值创造期间tav和无附加价值期间tan。 
接着，参照图26说明上述结构的能量监视装置1的控制部10中的处理动作。图26表示控制部10中的分割部26的处理动作的概要。 
如图26所示，首先，若接收到循环检测部25检测出的一个循环的电力数据(S50)，则偏离值校正部140校正在所述一个循环的电力数据中存在的偏离值(S51)。接着，特征值计算部141利用校正之后的一个循环的电力数据，对一个循环内的全部时刻t计算特征值f(t)(S52)，转移时刻决定部142将计算出的特征值f(t)成为最大的时刻t决定为转移时刻(S53)。然后，利用决定的转移时刻，分割部26将一个循环的电力数据分割为附加价值创造期间tav的电力数据和无附加价值期间tan的电力数据并输出(S54)，之后，结束处理动作。 
另外，在本实施方式中，仅确定特征值f(t)成为最大的最大时刻t1而将一个循环分割为两个期间，但也可以确定第2大的第2时刻t2和第3大的第3时刻t3，满足这些时刻t1～t3互不相邻的条件而分割为3个以上的期间。 
本发明并非限定于上述的各个实施方式，在权利要求所示的范围内可进行各种变更，将在不同的实施方式中分别公开的技术手段进行适当的组合而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围中。 
例如，在所述实施方式中，作为能耗而利用耗电量，但也可以利用燃气、石油等的可燃性流体燃烧时的热量。此时，通过流量计来计测该可燃性流体的流量即可。 
此外，在所述实施方式中，将对工件进行加工的加工机3作为对象设备来监视能耗量，但也能够应用于例如监视住宅内的电器产品和燃气产品的能耗量的情况。这是因为在住宅内的电力数据等例如以一天、一年等的单位周期性地变动的情况较多。由此，本发明能够将进行任意处理的任意设备作为对象设备。 
此外，在所述实施方式中，检测一个循环的电力数据，但也可以检测将 一个循环包括多次的电力数据。此外，根据制造对象物，也存在在电力数据中不出现特征性的波形的情况。此时，也能够通过检测规定时间的电力数据来计算加工机3的改善余地量。 
最后，能量监视装置1的各个模块，尤其是电力数据取得部20、空耗评价部21、显示控制部22、检测数据取得部50以及模型DB生成部51既可以由硬件逻辑构成，也可以如下那样使用CPU通过软件实现。 
即，能量监视装置1包括：执行用于实现各种功能的控制程序的命令的CPU(中央处理单元)；存储上述程序的ROM(只读存储器)；展开上述程序的RAM(随机存取存储器)；以及存储上述程序及各种数据的存储器等的存储装置(存储介质)等。并且，通过将作为实现上述的功能的软件的能量监视装置1的控制程序的程序代码(执行形式程序、中间代码程序、源程序)以计算机可读取地记录的记录介质提供给能量监视装置1，其计算机(或者CPU或MPU)读出并执行在存储介质中记录的程序代码，也能够实现本发明的目的。 
作为上述存储介质，例如可以是磁带、盒带等的带类；也可以是包括软盘(注册商标)/硬盘等磁盘以及CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等光盘的盘类；也可以是IC卡(包括存储卡)/光卡等卡类；或是掩膜型ROM/EPROM/EEPROM/闪存ROM等半导体存储器类。 
另外，能量监视装置1也能够连接通信网络，经由通信网络而提供上述程序代码。作为该通信网络，没有特别限定，例如，可以利用因特网、内联网(intranet)、外联网(extranet)、LAN、ISDN、VAN、CATV通信网、虚拟专用网络(virtual private network)、电话线路网、移动通信网、卫星通信网等。此外，作为构成通信网络的传输介质，没有特别限定，例如可使用IEEE1394、USB、电力线传输、电缆TV线路、电话线、ADSL线路等的有线，也可以使用IrDA或遥控那样的红外线、Bluetooth(注册商标)、802.11无线、HDR、移动电话网、卫星线路、地面波数字网等的无线。另外，即使是通过电子传输而将上述程序代码具体化的、在载波中搭载的计算机数据信号的方式，也可以实现本发明。 
产业上的利用可能性 
由于本发明的能量监视装置将与能耗有关的物理量的时序数据作为计测数据来使用，检测规定时间的时序数据，从而能够关于基于所述处理的附加 价值的创造而分割所检测出的时序数据，并从分割的部分中，将无附加价值部分的能耗作为改善余地量来计算，所以除了耗电量之外，还能够应用于石油消耗量等的任意的能耗。 
标号说明 
1能量监视装置 
2电力量计 
3加工机 
4PLC 
5能量监视系统 
10控制部 
11存储部 
12接收部 
13显示部 
14输入部 
20电力数据取得部(取得部件) 
21空耗评价部 
22显示控制部 
25循环检测部(检测部件) 
26分割部(分割部件) 
27累计部(计算部件) 
30电力数据存储部 
31波形模型DB存储部 
32评价结果存储部 
41波形取得部 
42预处理部 
43特征提取部 
44识别部 
45结果输出部 
50检测数据取得部(取得部件) 
51模型DB生成部 
55循环提取部(提取部件) 
56波形模型生成部(波形模型生成部件) 
57分割条件设定部(分割条件设定部件) 
100设计值存储部 
101参数存储部 
102条件存储部 
103模式波形存储部 
110频率分析部(频率分析部件) 
111滤波器处理部(滤波器处理部件) 
112循环开始检测部(循环开始检测部件) 
113模式波形生成部(波形模式生成部件) 
120FFT部 
121基本频率检测部 
122函数决定部 
123滤波器处理执行部 
124二阶微分运算部 
125阈值决定部 
126开始时刻检测部 
130模式比对部 
131开始时刻检测部 
132正常波形提取部 
133模式生成部 
140偏离值校正部 
141特征值计算部(特征值计算部件) 
142转移时刻决定部(开始时刻确定部件) 
tan无附加价值期间 
tav附加价值创造期间 
Dct循环时间设计值 
f(t)特征值 

Claims (11)

1.一种能量监视装置，用于计算在执行处理的设备消耗的能耗中作为可改善量的改善余地量，其特征在于，包括：
取得部件，取得与所述能耗有关的物理量的时序数据；
检测部件，从该取得部件取得的时序数据中，检测规定时间的时序数据；
分割部件，分割该检测部件检测出的时序数据；以及
计算部件，从由该分割部件分割的部分中，将没有创造基于所述处理的附加价值的无附加价值部分的能耗作为所述改善余地量来计算。
2.如权利要求1所述的能量监视装置，其特征在于，
所述检测部件检测的时序数据是从所述设备开始所述处理起到结束为止的一个循环的时序数据。
3.如权利要求1或2所述的能量监视装置，其特征在于，
所述物理量为电力或者电流。
4.如权利要求2所述的能量监视装置，其特征在于，还包括：
波形模型数据库存储部，预先存储表示所述一个循环的时序数据的波形模型的波形模型信息和作为用于所述分割部件分割的条件的分割条件，
所述检测部件检测适合在所述波形模型数据库存储部中存储的波形模型信息的一个循环的时序数据，
所述分割部件基于在所述波形模型数据库存储部中存储的分割条件进行分割。
5.如权利要求4所述的能量监视装置，其特征在于，还包括：
波形模型生成部件，使用所述取得部件取得的物理量的时序数据，生成所述波形模型信息。
6.如权利要求2、4以及5的任一项所述的能量监视装置，其特征在于，还包括：
设计值存储部，预先存储作为从所述设备开始所述处理起到结束为止的期间的计划值的循环时间设计值，
所述检测部件包括循环开始检测部件，该循环开始检测部件基于所述循环时间设计值，检测所述一个循环的时序数据的开始时刻。
7.如权利要求6所述的能量监视装置，其特征在于，还包括：
模式波形存储部，存储表示所述一个循环的时序数据的波形模式的波形模式信息，
所述循环开始检测部件通过检测适合在所述模式波形存储部中存储的波形模式信息的一个循环的时序数据，从而检测所述一个循环的时序数据的开始时刻。
8.如权利要求2所述的能量监视装置，其特征在于，还包括：
模式波形存储部，存储表示所述一个循环的时序数据的波形模式的波形模式信息；以及
波形模式生成部件，利用多个所述检测部件检测出的一个循环的时序数据，生成所述波形模式并存储在所述模式波形存储部中。
9.如权利要求2所述的能量监视装置，其特征在于，所述分割部件包括：
特征值计算部件，基于所述检测部件检测出的一个循环的时序数据，计算在某一时刻分割所述一个循环的期间的特征值；以及
开始时刻确定部件，基于该特征值计算部件计算出的特征值，确定没有创造基于所述处理的附加价值的无附加价值期间的开始时刻。
10.如权利要求1所述的能量监视装置，其特征在于，
所述计算部件从由所述分割部件分割的部分中，还计算创造出基于所述处理的附加价值的附加价值创造部分的能耗。
11.一种能量监视装置的控制方法，是用于计算在执行处理的设备消耗的能耗中作为可改善量的改善余地量的能量监视装置的控制方法，其特征在于，包括：
取得步骤，取得与所述能耗有关的物理量的时序数据；
检测步骤，从在该取得步骤中取得的时序数据中，检测规定时间的时序数据；
分割步骤，分割在该检测步骤中检测出的时序数据；以及
计算步骤，从通过该分割步骤分割的部分中，将没有创造基于所述处理的附加价值的无附加价值部分的能耗作为所述改善余地量来计算。
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