JP2005234942A

JP2005234942A - プラントの予防保全システム

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Publication number: JP2005234942A
Application number: JP2004044176A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ushiwatari; 崇史牛渡; Yoshifumi Kubo; 良文久保; Arihiro Yoshida; 有宏吉田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】プラントにおける設備補修等が必要な対象設備について行う保全業務の合理化を図る。
【解決手段】プラントの予防保全システムを、プラントを構成する設備の３次元形状データと保全作業に用いる作業機材の３次元形状データとが格納された３Ｄデータベース１と、３Ｄデータベースから３次元形状データを読み出して３次元画像を作成する３Ｄ−ＣＡＤ装置１２と、３Ｄ−ＣＡＤ装置により作成された３次元画像を表示する表示装置１３と、表示装置に表示させる設備と作業機材を選択して３Ｄ−ＣＡＤ装置に入力する入力手段１４とを備えて構成することにより、保全対象のプラント設備および保全作業に用いる作業機材、例えば足場、工具、重機などを３Ｄ画像により表示して、画面上にて足場のスペース、工具の使用スペース、重機の使用スペースなど、保全作業方法の検討および保全作業時の現場状況の確認を容易に行なうことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラントの予防保全システムに関する。

プラントの各種設備の予防保全業務は、保全情報管理、保全計画立案、保全計画検証、保全作業、等々の主な業務を有し、これによって劣化した設備の補修や機器の交換等を行う。これらの業務は、従来、一般に書類に基づいて管理されていたが、例えば、ユーザーから提供される発電設備の保全情報をメーカーが管理および解析し、ユーザーはインターネット等の通信ネットワークを介してメーカーの保全情報のデータベースにアクセスして、保全計画立案および保全作業を行うようにするとともに、メーカーはその技術支援を行なうようにすることが提案されている（特許文献１）。これによれば、保全情報ドキュメントの電子化および一元管理、ユーザーとメーカーのスムーズな保全情報の交換等を行うことができる。

特開２００２−４１１３１号公報

ところで、特許文献１に記載されたプラント予防保全方法によれば、保全作業計画の合理化については改善の余地があり、かつ保全計画に基づいて補修に必要な資機材の数量や費用を速やかに算出して業務の効率向上を図ることについては配慮されていない。すなわち、従来は、保全作業の場所に赴いて、保全作業時の現場状況を推察しながら保全作業の計画を検討していることから、保全作業計画に時間、日数、人手がかかるという問題がある。

本発明は、プラントにおける設備補修等が必要な対象設備について行う保全業務の合理化を図ることを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明のプラントの予防保全システムは、プラントを構成する設備の３次元形状データと保全作業に用いる作業機材の３次元形状データとが格納された３Ｄデータベースと、前記３Ｄデータベースから３次元形状データを読み出して３次元画像を作成する３Ｄ−ＣＡＤ装置と、該３Ｄ−ＣＡＤ装置により作成された前記３次元画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示させる前記設備と前記作業機材を選択して前記３Ｄ−ＣＡＤ装置に入力する入力手段とを備えて構成することを特徴とする。

このように構成されることから、本発明によれば、保全対象のプラント設備を３Ｄ−ＣＡＤ装置によって表示装置に３次元（３Ｄ）画像により表示できるとともに、保全作業に用いる作業機材、例えば足場、工具、重機などを３Ｄ画像により表示できる。したがって、保全対象部分における足場のスペース、工具の使用スペース、重機の使用スペースなど、保全作業方法の検討および保全作業時の現場状況の確認を、３Ｄ画像により容易に行なうことができる。

この場合において、３Ｄ−ＣＡＤ装置は、選択された設備の３Ｄ画像に加えて、その設備の周辺設備の３Ｄ画像を作成して、表示装置に重ねて表示することが好ましい。これにより、保全対象設備と周辺設備とが隣接している場合であっても、保守作業のスペースを容易に確認でき、足場の計画、重機の種類の選択など、保守計画立案、保全作業などの業務を合理的に行うことができる。

本発明は、プラントにおける設備補修等が必要な対象設備について行う保全業務の合理化を図ることができる。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明のプラントの予防保全システムの一実施形態の全体構成図である。図１に示すように、メーカーシステムＩを構成する３Ｄデータベース１は、インターネット等の通信ネットワーク２に通信可能に接続されている。３Ｄデータベース１には、図２に示すように、保全対象であるプラントの各設備の形状や仕様を表すデータ１０２や、プラント設備の保全作業に用いる足場、工具、重機などの作業機材について、特に代表的なものについて予め３Ｄデータ１０３が格納されている。また、データ格納手段３は、プラント監視装置４から出力されるプラント設備の運用情報と警報情報を通信ネットワーク２を介して取り込み、３Ｄデータベース１に格納するようになっている。また、後述する保全情報データベース５から転送される設備寿命や不具合対策の情報を取り込み、３Ｄデータベース１に格納するようになっている。

一方、メーカーまたはユーザーに設置する保全情報システムＩＩを構成する保全情報データベース５は、通信ネットワーク２に通信可能に接続され、３Ｄデータベース１から通信ネットワーク２を介して、プラント設備の運用情報と警報情報を取り込んで記憶するようになっている。また、プラント設備の使用履歴、不具合履歴、運転時間、耐用年数などのデータが格納されている。また、プラント設備の不具合、その原因、および対策データが格納されている。

保全情報システムＩＩを構成する保全情報更新手段６は、保全情報データベース５に取り込まれた運用情報および警報情報に基づいて、プラント設備の使用履歴と不具合履歴を更新して、保全情報データベース５に格納する。寿命算出手段７は、保全情報データベース５に予め格納されているプラント設備の耐用年数に基づいて、設備の耐用年数と現在までの運転時間との差を設備寿命として算出し、保全情報データベース５に格納するようになっている。不具合対策手段８は、保全情報データベース５に予め格納されている設備の不具合、その原因、および対策データに基づいて、発生した不具合と同等の不具合の現象を、保全情報データベース５のデータを検索して整合診断を行い、同等の不具合があった場合は、その不具合に対する対策を読み出す。このようにして、不具合対策手段８により、設備寿命および不具合対策がデータとして、保全情報データベース５に格納される。さらに、設備寿命および不具合対策の情報は、保全情報データベース５から通信ネットワーク２を介して３Ｄデータベース１に転送される。

一方、ユーザーシステムＩＩＩには、ユーザー端末１１と、３Ｄ−ＣＡＤ装置１２と、表示装置であるモニタ１３と、入力手段１４が備えられている。ユーザー端末１１は、通信ネットワーク２を介して３Ｄデータベース１から、ユーザーが選択する設備、または本システムによって対象とされた設備の３Ｄデータを取り込み、３Ｄ−ＣＡＤ装置１２を駆動してその設備の３Ｄ画像をモニタ１３に表示するようになっている。同様に、必要に応じて３Ｄデータベース１に格納されている足場などの作業機材の３Ｄデータを取り込み、その足場などの３Ｄ画像をモニタ１３に表示するようになっている。なお、本実施の形態では、３Ｄ−ＣＡＤ装置１２をユーザーシステムＩＩＩに設置したが、本発明はこれに限らず、３Ｄ−ＣＡＤ装置１２をメーカーシステムＩに設けても、または独立に設けても実現できる。

次に、上記のように構成される本実施の形態の詳細構成を動作とともに説明する。図３に、ユーザー端末１１を中心とした予防保全システムのフローチャートを示す。まず、ユーザー端末１１は、入力手段１４から入力される指令に基づいて３Ｄ−ＣＡＤ装置１２を駆動して、例えばメニュー画面をモニタ１３に表示する（Ｓ１）。次いで、モニタ１３に表示されたメニュー画面に基づいて、ユーザーが保全対象の設備Ａを指定することにより、その設備Ａの３Ｄ画像がモニタ１３に表示される（Ｓ２）。次いで、本実施の形態の場合は、設備Ａの周囲の設備Ｂがシステム上選択され、設備Ａとともにモニタ１３に表示される（Ｓ３）。この設備Ｂは、例えば、設備Ａからの３次元データ上の距離が、所定の範囲内にある設備を設備Ｂとして定めることができる。

ここで、本発明の保全業務に係る特徴部について説明する。設備Ａの保全作業には一般に足場、工具、重機などの作業機材が必要となる。そこで、これらの作業機材の３Ｄデータが予め３Ｄデータベース１に格納されている。そして、ユーザーは、設備Ａの保全作業を検討するにあたり、保全作業に必要と考える足場、工具、重機などの作業機材を、モニタ１３に表示されたメニュー画面に基づいて、３Ｄデータベース１のデータの中から選択する（Ｓ４）。ユーザーによって作業機材が選択されると、３Ｄ−ＣＡＤ装置１２が動作して、その作業機材の３Ｄ画像、あるいはその作業機材用のスペースを、モニタ１３に表示された設備Ａ、Ｂに合わせて表示される。そのモニタ１３の表示例を、図４に示す。図４の例は、設備Ａとしてバルブ２１を選択した場合であり、バルブ２１からの３次元データ上の距離が、所定の範囲内にある配管設備等がモニタ１３に合わせて表示される。また、バルブ２１を補修するために選択された作業台２２が表示されている。なお、作業台２２は、入力手段１４を操作して、その位置および姿勢を可変できるようになっている。このようにして、バルブ２１の保全作業の手順や作業の内容を３Ｄ画像により容易に検討でき、保全作業の概略を決めるとともに、保全作業の作業量を得ることができる（Ｓ６）。

このようにして、任意の設備Ａに係る保全作業方法の検討、および保全作業時の現場状況の確認を３Ｄ画像によって、空間の情報を確認しながらユーザー端末により画面上で行なうことができる。したがって、保全作業の場所に赴いて保全作業時の現場状況を推察しながら保全作業の計画を検討する従来の作業に比べて、保全作業計画の合理化を図ることができる。

また、設備の不具合が発生した場合、不具合対策として、設備の一部あるいは設備全体の交換が必要となる場合がある。前述したように、３Ｄデータベース１には、プラントの各設備の形状や仕様を表すデータ１０２が格納されている。図２に示した配管の例の場合、配管ルート、肉厚、口径、材質、仕様温度・圧力、内部流体等のデータが３Ｄデータベース１に格納されている。したがって、交換が必要となる配管が決まり、図３のステップＳ６においてその作業量が求まれば、交換するのに必要な配管資材の数量は、配管ルート、肉厚、口径、材質のデータから算出することができる（Ｓ７）。つまり、ユーザー端末１１には、不具合対策手段８により提示された不具合対策が、設備の少なくとも一部の補修を必要とする場合、その捕集に必要な資機材の数量と費用を３Ｄデータベースに格納され３次元データを用いて算出する保全資機材算出手段を備えて構成されている。

このようにして、各設備の３次元形状データが格納されている３Ｄデータベース１から、設備の一部、あるいは設備全体の交換品の資材量を直ちに算出できる。また、各設備の単価を設定しておくことで、交換品の資材量に対する費用を算出できる。同様に、保全作業の作業量から、作業に必要な費用を算出できる。このようにして、交換品について、３Ｄデータベース１を利用して、必要な資材量と費用の算出を行ない、これに基づいて見積手配などを行なうことができ、見積の精度向上を図ることができる。

次に、保全情報システムＩＩの機能について説明する。保全情報更新手段６は、３Dデータベース１から保全情報データベース５に取り込まれた運用情報と警報情報に基づいて、図５に示すように、プラント設備の使用履歴５１と不具合履歴６１を更新する。まず、設備の使用履歴５１は、設備の運転状態と運転時間を表すデータ５２からなる。設備の運転状態と運転時間のデータ５２は、プラントの設備の運用情報５３から更新される。一方、設備の不具合履歴６１は、設備の異常箇所と異常状態を表すデータ６２からなっており、このデータ６２はプラントの警報情報６３に基づいて更新される。

また、寿命算出手段７は、保全情報データベース５に予め格納されている各設備の耐用年数５４、および使用履歴５１に格納されている運転状態と運転時間のデータ５２とに基づいて、耐用年数５４から現在までの運転時間との差を求め、その差を設備寿命５５として保全情報データベース５に格納する。

また、不具合対策手段８は、保全情報データベース５に予め格納されている設備の不具合、その原因、対策データからなるデータ６４に基づいて、不具合対策６５を作成する。まず、プラントの設備の警報情報は、３Ｄデータベース１に取り込まれ、さらに通信ネットワーク２を介して保全情報データベース５に取り込まれる。警報情報は、設備の異常箇所を示す情報であり、設備の不具合があった場合、発生した不具合の情報が不具合履歴６１として格納される。次に、発生した不具合と同等の不具合の現象を、データ６４との整合診断により検索し、同等の不具合がデータ６４にあった場合、その対策をデータ６４から読み出し、発生した不具合に対する不具合対策６５として決定する。つまり、不具合対策手段８は、警報情報に基づいて対応する設備の不具合を判定し、その判定結果と不具合履歴と過去の不具合事例との整合診断を行って不具合対策を提示する。

このようにして、保全情報システムＩＩにおいて、設備寿命５５と不具合対策６５が格納される。また、設備寿命５５および不具合対策６５は、保全情報データベース５から３Ｄデータベース１に転送される。これにより、ユーザーは３Ｄデータベース１を参照することにより、プラント各設備の寿命を常時把握することができ、また設備の不具合が発生した場合、その不具合対策をただちに把握することにより保全計画の合理化を図ることができる。

また、ユーザーシステムＩＩＩに設けられたプラントの系統図１５に、３Ｄデータベース１から設備の不具合箇所の情報を送るようにする。この系統図１５のプラント系統上の各設備を、３Ｄデータベース１の各設備と対応してリンクさせることにより、不具合箇所を系統図１５上に表示することが可能である。つまり、ユーザー端末１１には、不具合対策手段８により不具合を有すると判定された設備について、３Ｄデータベース１に基づいて、その設備の不具合箇所の情報を取り込み系統図１５に表示する不具合表示手段が備えられている。したがって、ユーザーは系統図１５を確認することで、不具合部分の系統の運用を止めたり、バイパス運転が可能かなどを検討することができる。

上述したように、本発明の実施形態によれば、任意の設備の保全作業方法の検討、および保全作業時の現場状況の確認を、３Ｄ−ＣＡＤによってユーザー端末１１のモニタ１３の画面上で行なうことができ、保全作業計画の合理化を図ることができる。

また、プラントの設備の設備寿命や不具合対策について、ユーザーが３Ｄデータベース１を参照して把握することで、保全計画の合理化を図ることができる。

また、交換品などの資材量や費用について、３Ｄデータベース１を利用して算出することにより、見積手配の精度向上を図ることができる。

本発明の予防保全システムの一実施形態の全体構成図である。３Ｄデータベースに格納されるデータの一例を示す図である。本発明の予防保全システムの特徴部である保全計画業務の作業手順を示すフローチャートである。本発明に係る３Ｄ画像の表示例を示す図である。本発明の保全情報システムの保全情報更新手段と不具合対策手段の処理動作を説明する図である。

符号の説明

１３Ｄデータベース
２通信ネットワーク
３データ格納手段
４プラント監視装置
５保全情報データベース
６保全情報更新手段
７寿命算出手段
８不具合対策手段
１１ユーザー端末
１２３Ｄ−ＣＡＤ装置
１３モニタ
１４入力手段
１５系統図

Claims

プラントを構成する設備の３次元形状データと保全作業に用いる作業機材の３次元形状データとが格納された３Ｄデータベースと、前記３Ｄデータベースから３次元形状データを読み出して３次元画像を作成する３Ｄ−ＣＡＤ装置と、該３Ｄ−ＣＡＤ装置により作成された前記３次元画像を表示する表示装置と、前記表示装置に表示させる前記設備と前記作業機材を選択して前記３Ｄ−ＣＡＤ装置に入力する入力手段とを備えてなるプラントの予防保全システム。
前記３Ｄ−ＣＡＤ装置は、前記選択された前記設備および該設備の周辺設備の前記３次元画像を作成することを特徴とする請求項１に記載のプラントの予防保全システム。
通信ネットワークを介して前記プラントの監視装置から入力される前記設備の運用情報と警報情報を前記３Ｄデータベースに格納するデータ格納手段と、前記通信ネットワークを介して前記３Ｄデータベースと接続された保全情報データベースと、前記保全情報データベースに格納された前記運用情報と前記警報情報に基づいて前記設備の使用履歴と不具合履歴の保全情報を作成して前記保全情報データベースに格納する保全情報更新手段とを有してなることを特徴とする請求項１に記載のプラント予防保全システム。
前記保全情報データベースに格納されている前記使用履歴および不具合履歴に基づいて各設備の寿命を算出する寿命算出手段を有してなることを特徴とする請求項３に記載のプラントの予防保全システム。
前記保全情報データベースに格納されている前記警報情報に基づいて対応する設備の不具合を判定し、該判定結果と前記不具合履歴と過去の不具合事例との整合診断を行って不具合対策を提示する不具合対策手段を有してなることを特徴とする請求項３に記載のプラントの予防保全システム。
前記不具合対策手段により提示された前記不具合対策が、前記設備の少なくとも一部の補修を必要とする場合、その補修に必要な資機材の数量と費用を前記３Ｄデータベースに格納され３次元データを用いて算出する保全資機材算出手段を有することを特徴とする請求項５に記載のプラントの予防保全システム。
前記不具合対策手段により不具合を有すると判定された設備について、前記３Ｄデータベースに基づいて当該設備の不具合箇所の情報を取り込み系統図に表示する不具合表示手段を有することを特徴とする請求項５に記載のプラントの予防保全システム。