JP2005202886A

JP2005202886A - 機械の故障とメンテナンスの支援システム

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Publication number: JP2005202886A
Application number: JP2004011022A
Authority: JP
Inventors: Koji Kawahara; 宏二河原
Original assignee: KAWAHARA TEKKO KK
Current assignee: KAWAHARA TEKKO KK
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】遠隔地のユーザ側の機械で故障が生じても、当該故障のメンテナンス過程情報を獲得してその後に同様な故障が生じたとしてもユーザ側だけで適切に対処できかつ部品を有効に利用できる機械の故障とメンテナンスの支援システムを提供する。
【解決手段】この支援システムは、ユーザ側の機械１１を管理するユーザ側コンピュータ４０と、故障修理情報を有するメーカ側メンテナンスサーバ３２と、ユーザ側コンピュータとメーカ側メンテナンスサーバとの間を各種情報のやり取りが行えるように接続するネットワーク５１とから成り、メーカ側からユーザ側に対して故障修理情報を送って機械の故障修理を支援するシステムであり、機械の動作状態を検出するセンサと、機械が故障か否かを常に監視する故障診断部４２と、故障履歴とメンテナンス履歴を記憶する記憶部４６と、メンテナンス過程情報をユーザ側コンピュータの表示装置の画面に再現・提示するメンテナンス過程再現部４７とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は機械の故障とメンテナンスの支援システムに関し、特に、ネットワークを介してメーカ側コンピュータとユーザ側コンピュータを接続し、遠隔地に設置されたユーザの機械の故障とメンテナンスを支援するのに好適なシステムに関する。

従来、工場や研究所等の現場に設置された機械（装置や設備を含む）においてその動作に異常が確認された場合、当該機械を保護するため、また安全を確保するため、アラーム装置により機械は停止される。そして、通常は、異常が解消されるまで機械の再起動はできない状態になる。

工場等に設置された機械に動作上の異常（故障、部品の損傷、各種トラブルを含む）が確認され、当該異常を解消するための対処を行う場合、異常の原因を特定するには機械の構造および機能について専門的な知識が必要となる。機械の動作異常に対する対処は、多くの場合、ユーザの作業担当者には困難が伴う。また仮に機械の故障の原因を特定でき、その原因が特定の部品にあり、当該特定部品の交換が必要である場合においても、通常では専門的な技術知識が要求されるため、ユーザの作業担当者は容易に部品を交換することはできない。

このため従来では、主に、メーカのメンテナンス担当技術者が工場等に赴き、故障箇所および故障原因を見つけ、修理を行うことが一般的であった。

また他の対応方法として、ユーザとメーカが離れている場合において、電話を利用して情報の授受を行い、ユーザ側の担当者がメーカ側の担当者の指示に従って故障に対処するということもあった。

ところが、機械が設置されている工場等の所在地がメーカの技術者が居る場所に比較的に近いときには技術者は容易に工場等に赴いて修理等のメンテナンスを行えるが、工場等が遠隔の地にある場合には、機械が設置された現場に赴き修理することは、時間およびコストの観点で極めて困難である。電話による対応も、メーカ側担当者において機械での故障状況を性格に把握することが困難であり、対処が暫定的になりやすい。特に、機械の設置場所等が例えばアジアの地域等の海外にある場合には、その困難性はよりいっそう顕著となる。

そこで、近年では、コンピュータ技術およびインターネット等のネットワーク技術の発展に伴って、サービスセンタのサーバからの故障診断情報等を提供することにより遠隔の地にある機械の故障を解決しようとする支援システムが提案されている（特許文献１）。この特許文献１では、支援対象の機械は刺繍機である。対象の刺繍機はサービスセンタサーバから遠隔の地に置かれている。刺繍機はコンピュータ（エミュレータ等）を備えている。刺繍機の当該コンピュータはサービスセンタサーバとネットワーク通信網を介して接続されている。刺繍機において故障が生じたとき、ユーザ担当者の操作に基づいて、刺繍機に付設されたコンピュータによってサービスセンタサーバから送られる技術支援サービスページを受信してそれに支援要請信号を入力すると、当該支援要請信号がサービスセンタサーバに送られ、これに基づいて対応する刺繍機関連情報または故障診断情報が提供されるように構成されている。

また対象とする電子機器に故障が生じたとき、電子機器のどの部分が悪いのかをコンピュータのディスプレイで表示することにより一目で分かる電子機器診断システムも提案されている（特許文献２）。すなわち、対象となっている電子機器の動作状態に関して動作チェック項目の動作データをメモリに記憶し、診断ソフトが供給されたパソコンが、ケーブルを介してメモリから動作データを取り込み、その内容の正常・異常を判別し、判別結果をパソコンのディスプレイに表示するように構成されている。この構成によれば、判別結果を視覚的に捉えることができる。さらに、上記メモリには故障時の診断に必要なすべての動作データを記憶する領域と過去の故障履歴を記憶する領域とを有すると共に、上記パソコンには比較判別結果と過去の故障履歴とから修理手引き情報を出力するデータ記憶手段を備えている。この構成によれば、自動的に機械の動作状態に係るデータを取り込んで記憶し、パソコンによって診断ソフトに基づき適時に診断し、異常があったときには当該異常箇所を視覚的にコンピュータのディスプレイに表示する。この診断システムによれば、遠隔の地にある機械の異常箇所もコンピュータのディスプレイに表示することが可能となる。

さらに機械のメンテナンスの観点での支援システムは特許文献３に開示されている。この特許文献３では、多数のユーザのエレベータのメンテナンスに関して、ＰＤＭ機能に基づきエレベータ情報管理データベースの管理を行うエレベータメンテナンス使用設定用サーバを備える。各エレベータのメンテナンス情報はエレベータ情報管理データベースに格納されている。ユーザがユーザ端末を介してアクセスすると、所定の条件の下で、ユーザのユーザ端末の画面にはエレベータメンテナンスを可能にする操作画面が提供される。また、メンテナンス時期チェック手段によってメンテナンスチェックが自動的に行われる。このチェックで部品の交換等のメンテナンスが必要なときにはメールによってメンテナンスを行うことを勧告する勧告メール発送手段が設けられる。メンテナンス上交換の必要がある部品については他の部分と色を異ならせて３ＤＣＧ等で表示する構成も開示されている。

前述した各特許文献に記載された従来技術によれば、いずれも、ユーザの工場等に設置された同様な機械において同様な故障が再び生じたときに、ユーザ側だけで当該故障に対応できるシステムとして構成されていない。
特開２００３−１７５２８７号公報特開平６−３１３７８３号公報特開２００３−１１２８６６号公報

本発明が解決しようとする課題は、ユーザの工場等に設置された機械がメーカのメンテナンス部門から地理的に離れた場所に設置されており、当該機械で故障（部品の損傷を含む）やトラブルが生じたとき、２回目以降の同様な故障等の対処についてはユーザ側だけで行うことができる支援システムを実現するものである。さらに、メンテナンスのためメーカ側から与えられたメンテナンス過程情報をユーザ側で蓄積にすることにより、ユーザ側の学習機能を高め、後日の故障発生を予測し、部品の交換やその他のメンテナンスをタイミング良く行い、機械のメンテナンスを良好に保つことを可能にしようとするものである。

さらに故障が生じた機械の修理を実施するため必要に応じて適宜に部品交換が行われるが、信頼性を保つため、損傷が僅かで一定期間であれば継続して使用できる部品でも交換が行われるのが一般的である。しかしながら、当該部品を品質が保証される期間内において継続して使用できれば、設備の維持経費が節約できる。そこで、品質が保証される範囲内で部品を継続して使用できるシステムを実現しようとするものである。

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、遠隔の地に設置されたユーザ側の機械で故障が生じても、当該故障についての初期のメンテナンス過程情報を獲得することにより、その後に同様な機械について同様な故障が生じたとしてもユーザ側だけで適切に対処でき、かつ部品交換の必要があっても部品の損傷程度に応じて当該部品をその寿命限度まで有効に利用することのできる機械の故障とメンテナンスの支援システムを提供することにある。

本発明に係る機械の故障とメンテナンスの支援システムは、上記課題を解決するため、次のように構成される。

第１の本発明に係る支援システム（請求項１に対応）は、ユーザ側に設置された機械の動作状態を管理するユーザ側コンピュータと、メーカ側に設けられかつ機械の動作状態に係る故障修理情報を有するメーカ側コンピュータ（メンテナンスサーバ）と、ユーザ側コンピュータとメーカ側コンピュータとの間を各種情報のやり取りが行えるように接続するネットワークとから成り、メーカ側コンピュータからネットワークを介してユーザ側コンピュータに対して故障修理情報を送って機械の故障修理を支援するシステムである。当該支援システムは、機械の各部に備えられた機械の動作状態を検出する検出手段（センサ）と、機械の検出手段から自動的に提供される状態信号に基づき機械が故障か否かを常に監視する常時監視手段（故障診断部）と、機械の故障を記憶する故障履歴記憶手段と、機械が故障であるとき故障修理のためのメンテナンス過程を記憶するメンテナンス履歴記憶手段と、機械で故障を再び生じたとき、故障履歴記憶手段に記憶される故障情報とメンテナンス履歴記憶手段に記憶されるメンテナンス過程情報とに基づき、メンテナンス過程情報をユーザ側コンピュータの表示装置の画面に再現・提示するメンテナンス過程再現手段とを備えるように構成される。

上記の支援システムでは、遠隔の地に設置されたユーザの機械で故障やトラブルが発生したとき、当該故障等を検出手段を通して機械側からの自動的なメッセージとして受け、最初の故障等に関しては、コンピュータ技術とネットワーク技術を利用してメーカ側からのメンテナンスに関する指示に基づいて故障修理や部品交換等のメンテナンス作業を行い、その時のメンテナンス過程情報を主にユーザ側でメンテナンス履歴として保存し、その後の同様な機械における同様な故障では、保存した当該メンテナンス過程情報を利用してユーザ側だけで対処することが可能となる。

第２の本発明に係る支援システム（請求項２に対応）は、上記の構成において、好ましくは、上記メンテナンス過程情報は、故障発生部分情報、周辺関連部分情報、交換手順情報、損傷レベル情報、メーカ側対応情報を含むことで特徴づけられる。この構成によれば、故障が発生した要部の部分、要部に関連する周辺の関連部分、分解・組立の交換手順情報、各部分の損傷レベル情報等を提供されることにより、メンテナンス過程が手順として明瞭に提示され、ユーザ側の担当作業者（オペレータ）にとっては適切かつ容易に故障に対処することができる。

第３の本発明に係る支援システム（請求項３に対応）は、上記の構成において、好ましくは、メンテナンス過程に係る情報は、ユーザ側とメーカ側のやり取り情報を含むことで特徴づけられる。

第４の本発明に係る支援システム（請求項４に対応）は、上記の構成において、好ましくは、ユーザ側コンピュータの表示装置の画面での機械の故障の表示で、故障の度合いすなわち部品の損傷レベルに応じて機械の各部分を色分け表示することで特徴づけられる。

第５の本発明に係る支援システム（請求項５に対応）は、上記の構成において、好ましくは、ユーザ側コンピュータとメーカ側コンピュータは、各表示装置の画面に同一内容を表示し、それぞれでメンテナンスのための操作を行えることで特徴づけられる。この構成によれば、同一の仮想モデルをユーザ側とメーカ側で同時に操作できることにより、故障診断を相談しながら進められ、解決方法を容易に特定することができる。

第６の本発明に係る支援システム（請求項６に対応）は、上記の構成において、好ましくは、故障を原因とする各部分の損傷度合いを判定し、ユーザ側コンピュータの表示装置の画面で、損傷度合いに応じて色を異ならせるようにしかつ対処方法を文字表示することを可能としたため、各部分の寿命や部品交換のメンテナンス作業の適切な実行時期を知ることが可能となる。さらに軽微な損傷を受けた部品をその寿命限度の動作不能の直前まで使用でき、各部品を寿命の直前に交換することをできるので、各部品を効率よく使用することができ、保守に係る費用を軽減できる。

本発明によれば、コンピュータ技術およびネットワークによる通信技術に基づき、メーカ側の遠隔メンテナンスシステムに接続されているユーザ側の機械で、専門技術者ではない者が機械の故障修理等のメンテナンス作業を行うことができ、メーカ修理担当者が現場へ赴く必要がなく、現場へ移動する時間を削減できる。特に本発明によれば、機械の最初の故障修理でのメンテナンス過程情報を、ユーザ側でメンテナンス履歴として故障履歴と共に保存するようにしたため、その後においてユーザにおいて同様な機械について同様な故障が生じた時には保存したメンテナンス過程情報を利用してユーザ側だけで故障のメンテナンスを行うことができる。

また本発明によれば、故障やトラブルの解消においてメンテナンス過程情報を故障履歴情報と共に蓄積し、その後の故障においてこれを利用する構成としたので、利用頻度を増すことによりメンテナンス過程情報が増加され、メンテナンス過程に係る情報を蓄積し、機械のメンテナンスに関する学習機能を高めることができる。

さらに本発明によれば、故障を原因とする各部分の損傷度合いに応じて色を異ならせ表示し、かつ対処方法を文字表示することを可能としたため、軽微な損傷を受けた部品をその寿命限度の動作不能の直前まで使用でき、各部品を寿命の直前に交換することをできるので、各部品を効率よく使用することができ、保守に係る費用を軽減できる。

以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る支援システムの全体構成を示す。図１において、ブロック１１は、ユーザ１０の側の例えば工場１２に設置されたメンテナンス対象の機械を概念的に示すものである。この機械１１は例えば自動巻取り装置である。以下の説明では、メンテナンス対象である機械１１について「自動巻取り装置１１」という。ユーザ１０の側の工場１２に設置された自動巻取り装置１１は、メーカ３０の側のメンテナンス部門３１の所在地からは遠隔の地に存在する。

図２を参照して自動巻取り装置１１の構造の要部を概略的に説明する。自動巻取り装置１１では、筒体１３が巻取り軸１４に対して着脱自在である。筒体１３は、当該自動巻取り軸１４に挿入されかつ固定状態で巻取り軸１４に取り付けられる。巻取り軸１４はモータ等のアクチュエータ１５によって回転させられる。巻取り軸１４の回転に伴って筒体１３も回転する。当該筒体１３には、図示しない例えばフィルム材や箔材が巻き取られる。フィルム材等は、ガイドロール１６の回転動作とアクチュエータ１５の回転駆動力によって上記筒体１３に巻き取られる。自動巻取り装置１１は、巻取り軸１４がその軸方向に移動することができるように蛇行調節装置１７を備える。蛇行調節装置１７は、装置本体に対してその両側をガイド部材１８で支持され、本体基台１９の基台面（摺動面）の上を摺動するように取り付けられている。蛇行調節装置１７はアクチュエータ２１によって基台面の上を摺動するように駆動される。アクチュエータ２１と蛇行調節装置１７の構成によって、筒体１３にフィルム材を巻取るとき、蛇行動作によってフィルム材の端部の巻取り位置を調節することができる。筒体１３にフィルム材の巻取りを継続し、その結果、筒体１３に巻き取られたフィルム材の直径が設定された値になると、フィルム材の巻取り動作が停止される。その後、フィルム材をカットし、筒体１３に巻き取られたフィルム材を左右一対のアクチュエータ２２の動作でＡ方向に押出し部材２３を移動させることにより、巻取り軸１４から取外し、自動巻取り装置１１から排出する。

上記の自動巻取り装置１１には、図１および図２に示すごとく、コンピュータ４０が付設されている。このコンピュータ４０には、基本的な機能部の構成として、図２に示されるごとく、自動巻取り装置１１に関する上記の一連の作業動作をシーケンシャル制御を行う機能の部分（作業制御部４１）と、自動巻取り装置１１の複数の各部（複数の部品のそれぞれ、および各種機構）の動作状態の正常・異常を常時に監視し診断する機能の部分（故障診断部４２）と、インターネット等のネットワーク５１に接続され当該ネットワーク５１を経由して外部（後述するメーカ側のメンテナンスサーバ３２等）と通信を行って必要な情報の送受信を行う通信機能の部分（通信部４３）とを備えている。またコンピュータ４０は、入力部４４と表示部４５と記憶部４６を備えている。コンピュータ４０における上記の各要素の動作は、上位制御部４７から指令に基づき制御され、監督される。

自動巻取り装置１１における前述した自動的なフィルム材巻取り作業は、コンピュータ４０の作業制御部４１の制御機能に基づいて行われる。作業制御部４１は作業手順を記録したプログラムを内蔵している。他方、自動巻取り装置１１の自動巻取り作業の動作状態は、故障診断部４２によって必要に応じて適宜にチェックされる。

自動巻取り装置１１の各部、例えば、上記の３つのアクチュエータ１５，２１，２２の動作状態（電圧、電流、負荷等）や、摺動面である上記基台面の上を摺動する蛇行調節装置１７との間の可動部分の動作状態（摺動面の摩耗や疲労、摩擦抵抗）はそれぞれに付設されたセンサ１５ａ，２１ａ，２２ａで検出され、上記故障診断部４２に供給される。例えば、摺動面の摩耗等により摩擦抵抗が増大し、アクチュエータ２１に過負荷がかかると損傷が生じ、作業制御部４１が正常な制御を行えなくなり、自動巻取り装置１１が停止することになる。このような時には、故障診断部４２にアクチュエータ２１のセンサ２１ａから過電流に係る信号が自動的に送られ、異常の動作状態が検出されることになる。こうして自動巻取り装置１１に付設されたコンピュータ４０では、その故障診断部４２によって、上記の各センサから提供される検出信号に基づいてアクチュエータ２１等の各部の監視を行うように構成されている。

さらにコンピュータ４０はメンテナンス過程再現部４８を備える。メンテナンス過程再現部４８は、自動巻取り装置１１において故障、部品損傷、またはトラブルが発生した場合に、ユーザ１０側のオペレータがコンピュータ４０に対してメンテナンスのための問診を行うときに、メーカ３０側との情報の授受等に基づいて、故障情報とメンテナンス過程情報を表示する動作を行う。すなわち、メンテナンス過程再現部４８は、上記故障について先に同様な故障が発生し、先の１回目の故障の解消のために実施されたメンテンナンス履歴情報が記憶部４６に保存されているとき、ユーザ側のオペレータの操作指示に基づき、メンテナンス情報に含まれるメンテナンス過程を、表示部４５の画面上で３Ｄコンピュータグラフィックによる動画表示によって再現する機能を有している。

また記憶部４６には、過去に発生した故障に関する故障履歴４６ａに係る情報とメンテナンス履歴４６ｂに係る情報が保存されている。故障履歴４６ａとメンテナンス履歴４６ｂは、基本的に、例えば械１１で故障が発生するたびに記憶される。

メーカ３０側のメンテナンス部門３１では、メーカ側コンピュータであるメンテナンスサーバ３２、表示部３３、入力部３４、故障・メンテナンス用のデータベース３５が設けられている。

次に、自動巻取り装置１１で故障が発生したとき、ユーザ側のオペレータが、ユーザ１０側のコンピュータ４０の表示部４５の画面の表示内容に基づいて当該故障を対処する問診の動作例を説明する。この動作は主にメンテナンス過程再現部４７によって実行される。

図３は、ユーザ側コンピュータ４０の表示部４５の画面の一表示例である。図３では、一例として自動巻取り装置１１について故障の問診を行うための問診画面６１を表示している。問診プログラムは主にメンテナンス過程再現の機能を実現するプログラムに含まれる。

上記問診プログラムを実行すると、表示部４５の問診画面６１の画面領域６１ａには、自動巻取り装置１１の主にアクチュエータ１５，２１，２２を含む部分の側部上方から見た斜視図６２が示されている。この斜視図６２は３Ｄコンピュータグラフィックによるカラー表示になっている。斜視図６２において、例えば１５Ｇ，２１Ｇ，２２Ｇはアクチュエータ１５，２１，２２の各画像部分、１７Ｇ，１８Ｇ，１９Ｇは蛇行調節装置１７、ガイド部材１８、本体基台１９の各画像部分を示している。アクチュエータ画像部分１５Ｇ、アクチュエータ画像部分２１Ｇ、アクチュエータ画像部分２２Ｇ、蛇行調節装置の画像部分１７Ｇ、ガイド部材の画像部分１８Ｇ、本体基台の画像部分１９Ｇはそれぞれには色分け表示されている。この色分け表示によって、自動巻取り装置１１の要部の各部品はその品質状態（損傷の度合い）を表示することができる。斜視図６２では、アクチュエータ２１Ｇを赤色、１５Ｇを黄色にて表示している。これによりユーザ側のオペレータは、自動巻取り装置１１における故障（部品損傷）の問題点を容易に判別することができる。

上記において、斜視図６２は、３Ｄ形状の仮想モデルファイルのデータを基に３Ｄモデルを表示している。問診画面６１の画面領域６１ａに表示された自動巻取り装置１１を描く態様や表示向きは自由に変更することができる。

問診画面６１の画面領域６１ｂには、３Ｄコンピュータグラフィックの斜視図６２に関して、組立分解のためのアニメーション情報を収納する交換（分解・組立）手順情報ファイルの情報に基づいて各部品の取外し・取付け工程を動画で表示することの指令を出す指示ボタン６３，６４が設けられている。指令ボタン６３は分解(Disassembly)指示用のボタンであり、指令ボタン６４は組立(Assembly)指示用のボタンである。さらに、必要な文字情報を収納する付加情報ファイルを基に関連する文字情報を表示することも可能である。

また問診画面６１の画面領域６１ｃには部品名称の表示領域６１ｃ−１、故障（トラブル）のケースの表示領域６１ｃ−２が設けられている。さらに問診画面６１の画面領域６１ｄにはメーカに通知する属性情報の記入欄が設けられている。

上記の自動巻取り装置１１は、前述の通りセンサ１５ａ，２１ａ，２２ａと故障診断部４２によって動作状態を常に監視されている。

自動巻取り装置１１での故障の一例としては、前述のごとく摺動面の摩耗や疲労により摩擦抵抗が増大し、アクチュエータ２１に過負荷が加わることによりアクチュエータ２１で損傷が生じ、作業制御部４１が正常な制御を行えなくなる。自動巻取り装置１１が停止した場合には、コンピュータ４０の故障診断部４２にセンサ２１ａから過電流に係る検出信号が送られ、異常が検出される。故障の状態は故障履歴４６ａとして記憶部４６に保存される。

次に、図４及び図５に示したフローチャートに従って故障診断とメンテナンスのプロセスを説明する。

上記のように故障診断部４２が自動巻取り装置１１の異常を検出した場合（ステップＳＴ４０）、故障診断プロセスが開始される（ステップＳＴ１）。故障診断プロセスの工程は、メンテナンス過程情報すなわちメンテナンス履歴４６ｂとしてユーザ側コンピュータ４０の記憶部４６に随時記録されている。このメンテナンス過程情報は、故障発生部分情報、周辺関連部分情報、交換（分解・組立）手順情報、損傷レベル情報、メーカ側対応情報を含んでいる。

ユーザ側コンピュータ４０は、故障診断プロセスが開始されたこと、および故障発生部分情報を、インターネット５１を介してメーカ側のメンテナンスサーバ３２へ通知を行う（ステップＳＴ２）。

メンテナンスサーバ３２はメンテナンス過程を保存するため、ファイルの準備を行う（ステップＳＴ５１）。また上記故障発生部分情報を準備したファイルに記録する（ステップＳＴ５２）。

ユーザー側コンピュータ４０は、故障の診断が下された部品に対する周辺関連部分情報ファイルから読み込み、メンテナンス過程情報ファイルから関連した情報を読み込む（ステップＳＴ３）。

コンピュータ４０の表示部４５の画面に３Ｄ形状の仮想モデルを表示し、該当する部品、すなわち、この場合、アクチュエータ２１の画像部分２１Ｇの表示色の変更と点滅表示により識別可能とし、またメンテナンス過程情報ファイルの情報を基に判明した情報も文字により表示する。さらにメンテナンス過程情報ファイルが発生している故障に該当する情報を有していた場合、メンテナンス過程再現部４７により表示を行う（ステップＳＴ４）。

ここで、ユーザ１０側のオペレータは、故障・トラブルの解決手段として、自社内で解決する方法またはメーカに解決を依頼する方法のいずれかを選択する（ステップＳＴ５）。上記選択は、任意の作業の途中で変更することもできる。

ユーザ１０側で自社内で解決する方法を選択した場合、ユーザのオペレータの操作により問題解決を支援する問診プログラムを用いることができる。問診プログラムは、メンテナンス過程情報ファイル内の、該当する構築されたデータに基づいてい実行される。

前述の図３に示されるコンピュータ４０の表示部４５の問診画面６１の画面領域６１Ｂの指令ボタン(Check!)６５を選択することにより、故障内容の診断を行うための問診プログラムが開始される（ステップＳＴ７）。

図３に示された問診画面６１において、図７に示した質問項目７１が表示される（ステップＳＴ８）。ユーザオペレータが回答を選択することにより、問診プログラムは続行され、解消案が表示される（ステップＳＴ９）。ユーザオペレータは、問診プログラムの情報に基づいて、自動巻取り装置１１における故障に係る問題の解消を試みることが可能となる。指示された問題解消案を全て試み確認した後、図７の画面表示のＹｅｓボタン７２をクリックする（ステップＳＴ１０）。そうすると表示部４５の表示画面が変わり、終了するか否かを選択する表示画面に移行する。問診プログラムを終了させる場合には「ＹＥＳ」、続行させる場合には「ＮＯ」を選択する（ステップＳＴ１１）。「ＮＯ」が選択された場合にはステップＳＴ８の表示に戻り、次の頁が表示される。「ＹＥＳ」が選択された場合にはステップＳＴ１２へ戻る。

なお、問診プログラムは必修項目ではなく、ユーザ側のオペレータの判断に基づいて実行されなくてもよい。

不具合部品（故障または損傷した部品）を特定でき、不具合部品の交換を行う場合、図３に示した問診画面６１の画面領域６１ｂの指令ボタン６３をクリックする（ステップＳＴ１２）。分解・組立のためのアニメーションを表示する交換手順情報ファイル８１から情報を読み込む（ステップＳＴ１３）。３Ｄ形状の仮想モデルにおいて、読み込んだ情報に基づき３Ｄ動画表示にて部品を取り外す手順が示される（ステップＳＴ１４）。表示された手順に基づきユーザ１０のオペレータは該当する部品の取外しを行う（ステップＳＴ１５）。

図８に３Ｄコンピュータグラフィックの分解アニメーションの代表的な手順図（ａ），
（ｂ），（ｃ）を示す。この例ではアクチュエータ２１が故障し、これを交換する手順を示している。コンピュータ４０の表示部５の画面領域６１ａでは分解アニメーションは動画として連続的に行われるが、図８では画面領域６１ａに表示される代表的な３つの状態だけ示している。図８で、（ａ）は最初の状態であり、図３に示された図と同じである。（ｂ）では、アクチュエータ２１の画像部分２１Ｇの両側の支持ブラケットの画像部分１９Ｇが画面上で情報に移動する。（ｃ）では、不具合のあるアクチュエータ２１の画像部分２１Ｇが後方に移動する。以上によって、分解の仕方が容易に分かり、不具合のある実際のアクチュエータ２１を容易に交換することができる。

次に、同様に、図３の問診画面６１の画面領域６１ｂの指令ボタン６４をクリックする（ステップＳＴ１６）。組立てのためのアニメーションを表示する交換手順情報ファイルからの情報により同様に部品を組み立てる手順が示される（ステップＳＴ１７）。ユーザは表示された手順に従い交換部品を取り付ける（ステップＳＴ１８）。以上によって、不具合の部品の交換が完了する。

次の段階では故障が解消されたか否かを入力する（ステップＳＴ１９）。ＹＥＳが選択された場合には、メーカ３０側のメンテナンスサーバ３２へ完了を通知すると共に、随時記録されたメンテナンス過程情報を尊信する。その後、問診プログラムは終了される。メンテナンス過程情報ファイルの更新プログラムの実行が開始され、コンピュータ４０の表示部４５の画面は通常の画面に戻る。

上記のようにユーザ１０が自社内で解決する方法を選択した場合には、メーカ側のメンテナンスサーバ３２を用いることなく、ユーザ１０の側だけで当該故障に対応できるシステムとして構成されている。ユーザ１０側のコンピュータ４０は、メーカ３０側のメンテナンスサーバ３２との間で通信を行っているが、これは、故障履歴およびそれに関するメンテナンス履歴を構築することを目的として行われており、故障の対応を目的としていない。

ステップＳＴ５にてメーカ３０に対して故障のメンテナンスについての解決を依頼する方法が選択された場合、ユーザ１０のオペレータは電話や電子メールにてメーカ３０に依頼を行う。電子メールにて依頼を行う場合、ユーザオペレータは問診画面６１の画面領域６１ｄに表示された問い合わせボタン６６をクリックする。問診画面６１は電子メールの画面に切り替わり、ユーザ１０のオペレータが電子メールにてメーカ３０の側と通信できるように構成されている。

メーカ３０ではユーザ１０の側から故障のメンテナンスに関して依頼があった場合（ステップＳＴ５３）、ユーザ側コンピュータ４０より送信されている故障に係る情報とメーカ側のメンテナンスサーバ３２に格納されているメンテナンス過程情報に基づきメーカ３０の側において速やかにメンテナンスに関する分析を行い、メンテナンス箇所の限定を行う（ステップＳＴ５５）。限定されたメンテナンス箇所に対する解消方法をユーザ１０の側に送信して指導を行う。このメーカ側からユーザ側に送信するデータには３Ｄ動画を含めることが可能である（ステップＳＴ５６）。

故障の解決方法が判明し部品交換が必要とされる場合、交換が必要な部品が限定されるので、ユーザ側コンピュータ４０は交換手順情報ファイルを基に交換手順を３Ｄコンピュータグラフィックによる３Ｄ形状の動画表示にて表示することができる。

メーカ３０がユーザ１０に故障のメンテナンスを支援している場合において、故障部分の周辺関連部分の情報やコマンド情報を、同時に双方向通信をすることにより相互で同一の３Ｄ形状の仮想モデルを操作できる構成としているので、この操作により必要に応じてメーカはユーザに仮想モデルを用いて指導を行うことも可能である。

メーカ３０側により示された故障メンテナンスに係る解決手段および指導手段は、ユーザ１０側のコンピュータ１０においてメンテナンス過程情報ファイル内のメーカ側対応情報ファイルに記録される（ステップＳＴ２１）。

ユーザ側コンピュータ４０において、不具合が生じた構成部品とその関連部品における情報をメンテナンス過程情報ファイルに収納する。このメンテナンス過程情報を用いることにより、次回、当該部品またはその周辺部品において故障が発生した場合は、メンテナンス過程情報から検索可能となるため、ユーザ１０側だけで、より短時間で故障をメンテナンスする方法が見出せるようになる。従って使用頻度を重ねることにより多くのメンテナンス過程情報が蓄えられ、学習する機能を有することとなる。

次に、図６に従ってメンテナンス過程情報を更新する手順を説明する。

前述した故障診断プロセスの支援により、故障して使用不能になったアクチュエータ２１を交換し、故障のメンテナンスを行い、故障の問題解消を行った。しかしながら、二次的な原因により近い将来に周辺の関連部分に不具合が発生することも考えられる。例えばアクチュエータ２１の故障によりアクチュエータ１５も損傷を受けていた場合、現状において、継続して使用することは許容範囲内であり、問題はないと判断されたが、標準の電源電圧と比較して変動が確認された場合、あるいはセンサ１５ａによって損傷が検知された場合、その後の状況に応じて対処するように構成されている。つまり、その電圧変動の割合に応じて今後のトラブル発生の可能性を段階的に予測して、損傷レベル情報を変更し、故障に至る直前まで使用を継続し、使用期限に近づくと、該当部品の交換をユーザに促すように構成している。

故障の修理や部品交換等のメンテナンスが終了した場合、上記構成を実行するため、ユーザ側コンピュータ４０はメンテナンス過程情報の更新を行う。更新は自動で開始される。アクチュエータ２１の損傷に起因する二次的な問題発生としてその両側の支持ブラケットの変形や交換したアクチュエータ１５の損傷も考えられる。このような場合において、ユーザ側コンピュータ４０は、周辺関連部分情報および損傷レベル情報を読み込み（ステップＳＴ１０１）。関連する各部品に関して故障診断部４２とセンサに基づき得られた検出値を読み込む（ステップＳＴ１０２）。関連する各部品の損傷レベル情報の初期値とステップＳＴ１０２の値との比較により、今後の問題の発生を予測し、今後のトラブル発生の可能性を段階的に判断し、損傷レベル情報ファイルとメンテナンス情報ファイルの該当するデータを更新する（ステップＳＴ１０３）。

図９は、コンピュータ４０の表示部４５の画面に表示されたメンテナンス情報表示画面の一表示例である。このメンテナンス情報表示画面には、更新された損傷レベル情報およびメンテナンス情報に基づいて該当部品の表示色を変更し、推奨する対処方法を文字表示することを可能とするよう構成されている。図９に示される表示例画面９１ではアクチュエータ２１Ｇは赤色、モータ２３Ｇは黄色、摺動面１８Ｇは青色にて表示される。この表示はユーザの任意の操作により行われる、図３に示される画面６１の画面領域６１Ｂの指令ボタン６７(EFFECT)の表示画面を選択する（ステップＳＴ１０４）。図９に示されるメンテナンス情報表示画面が表示部４５に表示される。メンテナンス情報表示画面は指令ボタン６７を除く指令ボタンを選択することにより閉じられる（ステップＳＴ１０５，ＳＴ１０６）。

このように、自動巻取り装置１１の部品が損傷を受けているが、直ちに交換が必要でなく、継続して使用可能な部品に対して表示画面では警告色に変更し、その対処方法が文字情報として併せて表示される構成としたので、ユーザは故障に至る直前まで該当部品を使用でき、かつ故障に至る前に部品交換等の対処を可能とすることにより、使用可能な部品を交換する無駄を省いている。

図４に示したフローチャートで示されるように、メーカ３０側のメンテナンスサーバ３２はユーザ側コンピュータ４０から故障の発生を通知され（ステップＳＴ５１）、また診断の過程と診断の結果で故障の解決方法を通知されるので、これらの情報を適時得ることが可能である。得られた情報はメンテナンス過程情報ファイルに格納される（ステップＳＴ５６）。これにより、適時に構築されたメンテナンス過程情報ファイルから、自動巻取り装置１１の故障が頻繁に生じる箇所や部品を把握でき、その後継機の開発に反映させることができる。

なお上記の実施形態では、機械の故障とメンテナンスの支援システムは、対遠隔地における機械や装置に適用した例を説明したが、同一敷地内における機械等にも適用可能であり、機械等が所在する距離に関係なく適用することは差し支えがない。

本発明は、メーカのメンテナンス部門より離れた遠隔地に存在するユーザ側機械の故障の際に主にユーザ側だけでメンテナンス対応するのに利用できる。

本発明に係る機械の故障とメンテナンスの支援システムの全体構成を示す図である。メンテナンス対象の機械（自動巻取り装置）とユーザ側コンピュータの詳細構成を示す構成図である。機械で故障が生じたときの問診画面の表示状態を示す画面図である。メンテナンス対象の機械の故障に基づき実行される故障診断およびメンテナンス過程のプロセスを示すフローチャートである。メンテナンス対象の機械の故障に基づき実行される故障診断およびメンテナンス過程のプロセスを示すフローチャートである。メンテナンス対象の機械の故障に基づき実行されるメンテナンス過程情報の更新過程を示すフローチャートである。問診動作時における質問表示画面を示す画面図である。問診画面での３Ｄ動画表示における代表的な３つの状態図を示す状態移行図である。メンテナンス情報画面の表示状態を示す画面図である。

符号の説明

１０ユーザ
１１機械（自動巻取り装置）
１２工場
３０メーカ
３１メンテナンス部門
３２メンテナンスサーバ
４０コンピュータ
４２故障診断部
４７メンテナンス過程再現部

Claims

ユーザ側に設置された機械の動作状態を管理するユーザ側コンピュータと、メーカ側に設けられかつ前記機械の動作状態に係る故障修理情報を有するメーカ側コンピュータと、前記ユーザ側コンピュータと前記メーカ側コンピュータとの間を各種情報のやり取りが行えるように接続するネットワークとから成り、前記メーカ側コンピュータから前記ネットワークを介して前記ユーザ側コンピュータに対して前記故障修理情報を送って前記機械の故障修理を支援するシステムにおいて、
前記機械の各部に備えられた前記機械の動作状態を検出する検出手段と、
前記機械の前記検出手段から自動的に提供される状態信号に基づき前記機械が故障か否かを常に監視する常時監視手段と、
前記機械の故障を記憶する故障履歴記憶手段と、
前記機械が故障であるとき当該故障を修理するために実行されたメンテナンス過程を記憶するメンテナンス履歴記憶手段と、
前記機械で前記故障を再び生じたとき、前記故障履歴記憶手段に記憶される故障情報と前記メンテナンス履歴記憶手段に記憶されるメンテナンス過程情報とに基づき、前記メンテナンス過程情報を前記ユーザ側コンピュータの表示装置の画面に再現・提示するメンテナンス過程再現手段と、
を備えることを特徴とする機械の故障とメンテナンスの支援システム。
前記メンテナンス過程情報は、故障発生部分情報、周辺関連部分情報、交換手順情報、損傷レベル情報、メーカ側対応情報を含むことを特徴とする請求項１記載の機械の故障とメンテナンスの支援システム。
前記メンテナンス過程情報は、ユーザ側とメーカ側のやり取り情報を含むことを特徴とする請求項２記載の機械の故障とメンテナンスの支援システム。
前記ユーザ側コンピュータの前記表示装置の画面での前記機械の故障の表示で、故障の度合いによって前記機械の各部分を色分け表示することを特徴とする請求項１記載の機械の故障とメンテナンスの支援システム。
前記ユーザ側コンピュータと前記メーカ側コンピュータは、各表示装置の画面に同一内容を表示し、それぞれでメンテナンスのための操作を行えることを特徴とする請求項１記載の機械の故障とメンテナンスの支援システム。
前記機械の故障を原因とし、損傷を受けた各部品について、予め定めた方法にて損傷の度合いを判定し、前記ユーザ側コンピュータの前記表示装置の画面に色分け表示すると共に対処方法を文字表示することを特徴とする請求項１記載の機械の故障とメンテナンスの支援システム。