JP2006252364A - 点検作業管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】
点検作業の内容が適切かどうかを作業者の負担なくリアルタイムで把握することができる様にすることである。
【解決手段】
点検対象４の構成部品，作業者３，点検に用いる工具５の情報と動画像データを用いて、点検作業の内容をリアルタイムで把握可能な機器の点検作業管理システムであって、前記点検対象４と前記作業者３と前記工具５に取り付けたそれぞれ識別可能なＩＤタグ１と、前記ＩＤタグ１の内容を読み取り通信する手段を有する読み取り器であるＩＤタグリーダ２と、ＩＤタグリーダ２の読み取りで得られたＩＤ情報と動画像データと、点検作業に関するデータが格納されている点検データベース７とから点検作業の内容を確認する点検作業管理部と、前記点検作業管理部の結果を表示する出力表示部８を備えていることを特徴とする点検作業管理システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、点検対象の点検作業内容を確認するための点検管理システムに関する。

発電プラント内に設置されている機器、例えば、ポンプや弁などは、プラントの安全な運転を継続するため、定期的に点検されている。特に、重要な系統の機器や前回の点検からの間隔が大きい機器は、分解点検を実施する。この分解点検は、要領書に記載されている作業チェックシートに従って実施される。しかし、分解作業，内部確認作業，組み立て作業（以下、復旧作業と呼ぶ）など、一連の作業状況を作業者の負担なくリアルタイムで確認し、その手順内容まで確認することは困難である。特に、原子力発電プラントでは、放射線環境下での作業もあり、被曝の問題も発生する。また、復旧作業では、ボルトの締め付けが不十分であることが原因で、水漏れ等が発生し、プラント停止に至るような不具合が発生する場合もある。

このような状況を解決するために、識別データを送信するタグを用いて、作業員が点検に必要な情報を取得可能とし、作業開始時刻と作業完了時刻を作業の進行状況から取得し、作業の進行をリアルタイムで把握するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１５０２２４号公報

しかし、作業内容が適切かどうかを自動的に把握することはできないため、作業中の不具合を抽出することは不可能である。また、画像データを用いても、機器の構成部品を画像処理だけで特定化するのは困難である。

従って、本発明の目的は、点検作業内容が適切かどうかを確実且つ迅速に把握することである。

本発明の基本的構成は、点検対象の構成部品に取付けられ、その構成部品を識別する情報を記憶した部品用の情報記録媒体と、前記点検対象の点検作業に用いる工具に取付けられ、その工具を識別する情報を記憶した工具用の情報記録媒体と、前記各情報記録媒体に記録した前記各情報を読み取る読取装置と、前記読取装置によって読み取った前記構成部品を識別する情報に基づいて、前記点検対称の構成部品に係わる情報を特定する機器判定手段と、前記読取装置によって読み取った前記工具を識別する情報に基づいて、前記点検作業に用いる前記工具に係わる情報を特定する工具判定手段と、前記点検作業の内容を撮影して画像情報を取得する撮影手段と、前記画像情報に基づいて前記構成部品間の関係に係わる情報を取得する機器状態把握手段と、前記各判定手段で特定した情報と前記機器状態把握手段で取得した情報に基づいて前記点検作業が適切であるかを判定する作業内容確認手段と、を備えた点検作業管理システムにある。

本発明によれば、点検作業内容を点検対象の構成部品や点検作業に用いる工具を確実且つ迅速に把握して、点検作業ミスを未然に防ぐことができる。

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。即ち、図１に、本発明による機器の点検作業管理システムのシステム構成例を示す。作業現場１０７において、作業者３と点検対象４の構成部品と工具５を識別するＩＤが記憶されているＩＤタグ１と、そのＩＤタグ１の内容を読み込むＩＤタグリーダ２，作業内容を動画像として取り込む動画撮影装置６，管理室１０８において、ＩＤタグリーダ２より読み込まれた内容と作業内容の動画像と保守作業に必要な各種データが納められている点検データベース７との接続と読み込みを可能にする入力ポート１０５を介し、マイクロコンピュータ１００に接続される。ここで、点検データベース７は周知のデータベース装置を用いて実現する。１００は、周知のマイクロコンピュータであり、ＣＰＵ１０１，ＨＤ（ハードディスク）１０２，ＲＡＭ
１０３，ＲＯＭ１０４という基本的な構成をもつ。

ＲＯＭ１０４にはＣＰＵ１０１を制御するプログラムが書き込まれており、ＣＰＵ101はこのプログラムに従い、入力ポート１０５から外部データを取り込んだり、ＲＡＭ103やＨＤ１０２との間でデータを授受して演算した結果を出力ポート１０６に出力する。出力ポート１０６には出力表示部８と点検データベース７が接続されており、演算した結果を表示したりデータを格納するようになっている。また、入力部９も入力ポートに１０５に接続されており、ユーザからの入力をマイクロコンピュータ１００で受け付けることができる。

ＩＤタグ１は、例えば、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）タグやＩＣカードなどの無線タグである。この種無線タグを以下ＩＤタグと称して説明を行う。ＩＤタグ１は、ＩＤタグ１に記録されている情報を読み取るＩＤタグリーダ２をＩＤタグ１に接近させると、そのＩＤタグリーダ２のアンテナから発する電磁波をＩＤタグ１が受けて、
ＩＤタグ１内部に電力が起こされ、その電力をエネルギー源として利用して、ＩＤタグ１内部に記憶されている情報であるＩＤを送信する。そのＩＤタグ１から発信されたＩＤはＩＤタグリーダ２に受信されて、読み取りがなされる。

ＩＤタグリーダ２には、交信したＩＤタグ１のＩＤ情報をネットワーク１０９を介して、管理室１０８にあるマイクロコンピュータ１００に送る機構が具備されている。ネットワーク１０９は、例えば、Bluetooth，IEEE802.11a，IEEE802.11b，IEEE802.11gの無線
ＬＡＮ（Local Area Network）などの周知のネットワークで構成される。

工具５が金属である場合には、ＲＦＩＤタグを直接付けると、電磁波が遮蔽されＩＤタグリーダ２による読み込みが出来ないことがある。この場合には、ＲＦＩＤタグをコーティングしてから工具５に付ける。具体的には、ＲＦＩＤタグにプラスティックフィルムを張り合わせることで、ＲＦＩＤタグのアンテナが直接金属と接触しないようにし、ＩＤタグリーダ２からの電磁波が遮蔽されずに読み取りが可能となる。

一方コーティング加工するとタグ全体が大きくなるため、工具の種類によってはコーティング加工したＲＦＩＤタグが使用できない場合もある。その場合には、ＩＤタグ１を紐の一方に付け、その紐のもう一方を工具５に取り付けるなどして、ＩＤタグリーダ２で
ＩＤタグ１からその工具に対応したＩＤなどの情報を読み込めるようにする。

図２に本発明における機器の点検作業管理システムの機能に基づく全体構成をブロック図で示す。図１の点検対象４の構成部品に備えられたＩＤタグ１をＩＤタグリーダ２で読み取ることで得られる構成部品のＩＤを構成部品データ３１とする。

図１の工具５に備えられたＩＤタグ１をＩＤタグリーダ２で読み取ることで得られる
ＩＤを工具データ３２とする。

ビデオ画像データ３０は、図１の動画撮影装置６で点検作業内容を現場で撮影して得られる動画像データである。その動画像の形式は、ＡＶＩ，ＭＰＥＧに代表されるようなタイムスタンプつきの２次元画像データとする。

機器管理データ３３は、点検対象４の構成部品と各構成部品に対応するＩＤがリストされたデータである。データの内容については、後に図３で説明する。

作業管理データ３４は、点検対象４の点検作業内容の手順が記述されている。内容については、後に図４で説明する。

使用工具管理データ３５は、点検対象４の点検作業で用いる工具と対応するＩＤがリストされたデータである。データの内容については、後に図５で説明する。

ビデオ画像データ３０，機器構成部品データ３１，工具データ３２，機器管理データ
３３，作業管理データ３４，使用工具管理データ３５をもとに、点検作業管理部２０においてデータが処理される。点検作業管理部２０は、入力画像処理部２１，機器データ処理部２２，工具データ処理部２３，機器把握部２４，機器判定部２５，工具判定部２６，機器状態把握部２７，作業内容確認部２８，作業内容確認結果記憶部２９から構成される。

入力画像処理部２１は、入力されたビデオ画像データ３０を物理的にはＨＤ１０２に保持し、メモリ上は、機器把握部２４，機器状態把握部２７，作業内容確認部２８で保持する。保持される動画は、時間ごとの２次元画像情報として記憶される。各フレームの２次元画像の形式は、グレースケールの白黒か、２４ビットフルカラー，１６色カラーなど、以後の機器の特徴抽出に適切な任意のフォーマットとする。

次に、機器データ処理部２２では、機器構成部品データ３１から得られるＩＤを機器判定部２５に記憶させる。

同様に、工具データ処理部２３では、工具データ３２から得られるＩＤを工具判定部
２６に記憶させる。

機器把握部２４では、機器判定部２５より、ビデオ画像データ３０で撮影されている機器の構成部品のＩＤとそれに対応する形状データを受け取り、機器状態把握部２７に記憶させる。

機器判定部２５では、機器データ処理部２２より受け取った機器の構成部品のＩＤと一致する機器の情報を機器管理データ３３より得る。機器データ処理部２２より受け取った機器の構成部品のＩＤは、半角の英数字あるいは全角の文字（日本語のひらがなやカタカナや漢字も含む）で構成されており、後述する図３の機器管理データ３３にあるＩＤ４４との比較により、どの機器の構成部品であるのかという情報を得る。これにより、作業対象となっている機器の構成部品を特定することができる。このとき、機器管理データ３３に納められている機器の構成部品の形状データとＩＤを機器判定部２５と作業内容確認結果記憶部２９に記憶させる。形状データとは、後述する画像処理でエッジ検出により得られる特徴点の情報を記憶したものである。

工具判定部２６では、工具データ処理部２３より受け取った工具５のＩＤと一致する工具の情報を使用工具管理データ３５より得る。工具データ処理部２３より受け取った工具５のＩＤも、半角の英数字あるいは全角の文字（日本語のひらがなやカタカナや漢字も含む）で構成されており、後述する図５の使用工具管理データ３５にある工具ＩＤ５３との比較により、どの工具なのかどのような仕様なのかという情報を得る。これにより、作業で使用する工具を特定することができる。このとき、使用工具管理データ３５に納められている工具５のＩＤを作業内容確認結果記憶部２９に記憶させる。

機器状態把握部２７は、機器把握部２４より得られた機器の構成部品のＩＤと形状データをもとに、作業中の各構成部品の向きや位置関係を画像処理にて得る。具体的には、画像データのエッジ検出により特徴点を得る。得られた特徴点と、あらかじめ形状データとしてもっている構成部品の特徴点とのマッチングをとり、構成部品の向きを得る。位置の情報は、他の構成部品との距離をもとに、お互いの位置関係として得る。

画像データの特徴点抽出，物体認識，３次元の距離把握（３次元計測法）の具体的な計算方法については、例えば、「３次元ビジョン 徐 剛，辻 三郎 著 共立出版」や
「画像処理工学 末松良一，山田宏尚 著 コロナ社」などを参考文献としてあげておく。

作業内容確認部２８では、機器状態把握部２７で得られた機器の構成部品の向きと位置関係をもとに、作業内容が適切であるのかを判定する。作業内容は、作業管理データ３４より得られる作業の手順とポイントから得る。具体的には、構成部品の向きと位置関係より、分解や組み立ての手順が正しいか、締め付けやギャップが適切であるかを判定し、その結果を作業内容確認結果記憶部２９に記憶させる。

作業内容確認結果２９では、作業内容確認部２８で判定した結果を点検データベース７に記憶し、出力表示部８を介して作業が正しく完了したか否かをユーザに表示して知らせる。同様に、機器判定部２５や工具判定部２６の結果も点検データベース７に記憶し、出力表示部８を介して正しい部品があるいは正しい工具を使用したか否かをユーザに表示して知らせる。

また、図２で示した機器管理データ３３，作業管理データ３４，使用工具管理データ
３５は図１の点検データベース７に格納されている。従って、各データの読み込みは入力ポート１０５を、書き込みは出力ポート１０６を介して実施される。

図２で示した点検作業管理部２０の機能はプログラムされ、図１でのＲＯＭ１０４に書き込まれる。ＲＯＭ１０４に書き込まれているプログラムをフローチャートで示すと、図６のようになる。図を用いたプログラムのフローチャートの説明は、図３〜図５を説明した後にする。

図３は機器管理データ３３に登録されている項目を示したもので、系統４０，機器番号４１，機器種類４２，構成部品名４３，ＩＤ４４，形状データファイル名４５がある。図２の機器判定部２５では、ＩＤ４４と形状データファイル名４５を取得し、機器把握部
２４にその情報を送る。なお、形状データファイル名４５で指定されているファイルの実態は、点検データベース７に格納されている。

図４は作業管理データ３４に登録されている項目を示したもので、機器種類４２，作業段階５０，作業番号５４，作業手順５１，作業ポイント５２，機器番号４１，ＩＤ４４，工具ＩＤ５３，ＡＣＴ５５，ＡＮＮ５６がある。作業番号５４，機器番号４１，ＩＤ４４，工具ＩＤ５３を作業内容確認部２８と作業内容確認結果記憶部２９に送られる。機器番号４１，ＩＤ４４，工具ＩＤ５３は、作業手順５１に示されているものが全て記述される。図４のように、一つの作業手順５１に複数の機器あるいは構成部品が関係する場合には、ＩＤ４４は対応した数だけリストされるが、各機器あるいは構成部品とＩＤは機器管理データ３３によって関連付けられる。後述する図６のフローチャートでユーザに作業内容を表示する（ステップ（９））ときには、作業手順５１と作業ポイント５２が出力表示部に表示される。

ＡＣＴ５５は、作業手順５１をプログラムで処理するための記述である。図４では、
「ボンネット一式をボディーに組込む」という作業手順５１を「Set C-BC03 to C-BA03」というＡＣＴ５５で表現している。プログラムには、あらかじめＳｅｔからはじまる記述があれば、ｔｏまでに記述されている機器番号４１とｔｏ以降に記述されている機器番号４１との間隔がゼロになっているのかを判断する処理が組み込まれており、この処理によって作業手順５１とそれに対する確認処理をプログラムで実現できる。

また、「ボンネットボルトをナットで締付ける」という作業手順５１では、ＡＣＴ５５に「Fix C-BX01 in C-BY01 within 10mm，Fix C-BX02 in C-BY02 within 10mm，Fix C-
BX03 in C-BY03 within 10mm，Fix C-BX04 in C-BY04 within 10mm」という記述がある。プログラムには、あらかじめＦｉｘからはじまる記述があれば、ｉｎまでに記述されている機器番号４１とｉｎ以降に記述されている機器番号４１との間隔がwithin以降の数値以内になっているのかを判断する処理が組み込まれており、この処理によって作業手順５１とそれに対する確認処理をプログラムで実現できる。

ＡＮＮ５６は作業ポイント５２を作業内容確認としてプログラムで処理する場合に記述する。プログラムでの確認処理が不必要でユーザに対し表示するだけの作業については、ＡＮＮ５６には「−」という記述になっている。以降のデータについても同様である。図４では、「ボンネットボルトをナットで締付ける」という作業手順５１に対し、「Cross」となっている。Crossの場合、機器番号４１に記述されている機器の取り付けられる順番が対角となっているのかを処理するプログラムが組みこまれている。対角となっているかを判断する手順としては、各機器番号４１が取り付けられた順番を記憶しておき、取り付けた後の各機器の位置と記憶しておいた順番を比べ、隣りあった位置をのぞく位置の順番が１つ違いでなっているかいないかで判定する。１つ違いになっていれば、対角に取り付けられたと判断される。なお、対角に締付けるのは、片締めを防止するためである。

図５は使用工具管理データ３５に登録されている項目を示したもので、機器種類４２，工具名６０，仕様６１，工具ＩＤ５３がある。測定工具も同形式で、この使用工具管理データ３５に登録する。

図６は、ＲＯＭ１０４に書き込まれている点検作業管理部２０のプログラムのフローチャートを示している。プログラムがスタートすると、入力ポート１０５を通じて、ビデオ画像データ３０（ステップ（１）），機器構成部品データ３１（ステップ（２）），工具データ３２（ステップ（５））をそれぞれ随時読み込む。機器構成部品データを読み込んだ後は、機器管理データを読み込み（ステップ（３））、点検作業中の機器の構成部品の情報を取得する（ステップ（４））。工具データ３２を読み込んだ後は、使用工具管理データを読み込み（ステップ（６））、使用工具の情報を取得する（ステップ（７））。

ビデオ画像データ３０，作業管理データ３４，機器の構成部品の情報，使用工具の情報を読み込み（ステップ（８））、対応する作業内容をユーザに表示する（ステップ(９)）。表示する内容は、前述したように、作業手順５１と作業ポイント５２である。このとき、正しい構成部品を使用しているかを作業管理データ３４に記載されているＩＤ４４と照らし合わせて判定する（ステップ（１０））。正しくなければ、その旨をユーザに知らせて（ステップ（１２））、再度、構成部品データ３１の読み込みから始める。正しければ、現在扱っている構成部品に対応した形状データをそのファイル名である形状データファイル名４５をもとに点検データベース７から読み込む（ステップ（１４））。

一方、工具についても同様に、正しい工具を使用しているのかを判定する（ステップ
（１１））。もしも、正しくなければ、その旨をユーザに知らせ（ステップ（１３））、正しければ、作業内容確認のフローと合流する。

形状データファイルに納められている構成部品の特徴点データをビデオ画像データ３０から得られた特徴点をマッチング処理し（ステップ（１５））、構成部品の向きと位置関係を取得する（ステップ（１６））。この場合に用いる画像処理は、一般的な手法である。この抽出された構成部品の向きと位置関係から、点検作業が手順通り実施されているのかを判定する（ステップ（１７））。判定の具体的手法は、図４で示した作業管理データ３４に登録されているデータを用いる。画像処理から得られた構成部品の向きと位置関係から作業手順５１の内容であるのかを判定する。図４の例で示すとボンネット一式を表す機器のＩＤ４４とボディーを表す機器のＩＤ４４が隣接しているのかを画像処理から得られた構成部品の向きと位置関係から判定する。その際、使用しなければならない工具についてはステップ（９）にて判定されており、正しい工具を使用していることと、作業手順５１の内容が画像処理から得られた構成部品の向きと位置関係により正しく実施されているのか否かという判定をする。

判定した結果はその作業内容を点検データベース７に格納するために登録処理される。その作業内容が正しい場合には、その旨を点検データベース７に登録し、出力ポート106を経由して出力表示部８に表示あるいはネットワーク１０９を経由してＩＤタグリーダの画面に表示することでユーザに知らせ（ステップ（１８））、終了する。

作業内容が不十分であれば、その旨を点検データベース７に登録し、出力ポート１０６を経由して出力表示部８に表示あるいはネットワーク１０９を経由してＩＤタグリーダの画面に表示することでユーザに知らせ（ステップ（１９））、その場で繰り返すかあるいは始めからやり直しをするかの選択をする（ステップ（２０））。その場で繰り返す場合には、ステップ（１４）から再度繰り返し、やり直しをする場合には、処理を終了する。

以上のように、本発明の実施例によれば、点検対象，作業者，点検に用いる工具の情報と動画像データを用いて、点検作業の内容をリアルタイムで把握可能な機器の点検作業管理システムであって、前記点検対象と前記作業者と前記工具をそれぞれ識別可能なＩＤタグと、前記ＩＤタグの内容を読み取り通信する手段を有する読み取り器と、読み取り器から得られた情報を処理する部分と動画像データを処理する入力画像処理部と、機器の構成部品をリスト化したデータと読み込んだ機器の構成部品のＩＤを比較することで対象となる構成部品を判定する機器判定部と、点検作業に用いる工具をリスト化したデータと読み込まれた工具のＩＤを比較することで使用する工具を判定する工具判定部と、動画像データと機器の構成部品の形状データでマッチング処理し構成部品の向きや位置関係を把握する機器状態把握部と、作業内容とそれに対応する機器の構成部品と使用工具が対応したデータを格納した点検データベースとから点検作業の内容を確認する点検作業管理部と、前記点検作業管理部の結果を表示することを備えている点検作業管理システムが構築できる。

本発明は、プラントなどに設置された機器や配管，弁などを点検する作業において、その点検作業内容を把握するシステムとして用途がある。

本発明の実施形態の実現例を示す図である。 本発明における点検作業管理システムの実施形態の構成を示すブロック図である。 実施形態の機器管理データに登録されている例を示す図である。 実施形態の作業管理データに登録されている例を示す図である。 実施形態の使用工具管理データに登録されている例を示す図である。 実施形態の点検作業管理部における処理手順のフローチャートを示す。

符号の説明

１…ＩＤタグ、２…ＩＤタグリーダ、３…作業者、４…点検対象、５…工具、６…動画撮影装置、７…点検データベース、８…出力表示部、９…入力部、２０…点検作業管理部、２１…入力画像処理部、２２…機器データ処理部、２３…工具データ処理部、２４…機器把握部、２５…機器判定部、２６…工具判定部、２７…機器状態把握部、２８…作業内容確認部、２９…作業内容確認結果記憶部、３０…ビデオ画像データ、３１…機器構成部品データ、３２…工具データ、３３…機器管理データ、３４…作業管理データ、３５…使用工具管理データ、４０…系統、４１…機器番号、４２…機器種類、４３…構成部品名、４４…ＩＤ、４５…形状データファイル名、５０…作業段階、５１…作業手順、５２…作業ポイント、５３…工具ＩＤ、５４…作業番号、６０…工具名、６１…仕様、１００…マイクロコンピュータ、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＨＤ、１０３…ＲＡＭ、１０４…ＲＯＭ、１０５…入力ポート、１０６…出力ポート、１０７…作業現場、１０８…管理室、109…ネットワーク。

Claims (4)

1. 点検対象の構成部品に取付けられ、その構成部品を識別する情報を記憶した部品用の情報記録媒体と、
   前記点検対象の点検作業に用いる工具に取付けられ、その工具を識別する情報を記憶した工具用の情報記録媒体と、
   前記各情報記録媒体に記録した前記各情報を読み取る読取装置と、
   前記読取装置によって読み取った前記構成部品を識別する情報に基づいて、前記点検対象の構成部品に係わる情報を特定する機器判定手段と、
   前記読取装置によって読み取った前記工具を識別する情報に基づいて、前記点検作業に用いる前記工具に係わる情報を特定する工具判定手段と、
   前記点検作業の内容を撮影して画像情報を取得する撮影手段と、
   前記画像情報に基づいて前記構成部品間の関係に係わる情報を取得する機器状態把握手段と、
   前記各判定手段で特定した情報と前記機器状態把握手段で取得した情報に基づいて前記点検作業が適切であるかを判定する作業内容確認手段と、
   を備えた点検作業管理システム。
2. 請求項１において、
   前記点検対象の構成部品に係わる情報に対応するように前記部品用の情報記録媒体に記憶した情報がリスト化されている機器管理データと、
   前記点検対象の点検作業に用いる工具に係わる情報に対応するように前記工具用の情報記録媒体に記憶した情報がリスト化されている使用工具管理データと、を格納した点検データベースを備え、
   前記機器管理データと、前記読取装置で読み取った前記部品用の情報記録媒体に記録した前記情報を比較することで前記構成部品を特定する機器判定手段と、
   前記使用工具管理データと、前記読取装置で読み取った前記工具用の情報記録媒体に記録した前記情報を比較することで前記工具を特定する工具判定手段と、
   前記画像データと前記構成部品の形状データでマッチング処理して前記構成部品の向きや位置関係を把握する機器状態把握手段と、
   を備えた点検作業管理システム。
3. 請求項１又は請求項２において、前記各情報記録媒体は、ＲＦＩＤタグである点検作業管理システム。
4. 請求項１又は請求項２又は請求項３において、前記各手段が出した結果を表示する表示手段を備えた点検作業管理システム。

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