JP2007257444A - 機器管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は機器管理システムに関し、機器の保全状態の閾値との逸脱状態を判断する一次診断と対処を的確にすることができ、またその直感性を向上させることができる機器保全状態表示システムを提供することを目的としている。
【解決手段】フィールド機器の診断及び管理に用いる保全情報を収集し、この保全情報を表示装置１０に表示する機器管理システムにおいて、前記表示装置１０は、保全情報に含まれた保全データの時間的な推移をグラフ表示する推移表示手段１０ａと、前記保全データの閾値を設定し、前記保全データとともにグラフ表示する閾値設定手段１０ｂと、を有して構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は機器管理システムに関する。更に詳しくは、Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ＦｉｅｌｄｂｕｓやＨＡＲＴ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等のフィールドバス機能を有したフィールド機器を対象とした、機器の保全作業分野において、機器の保全情報の閾値との逸脱状態を判断する一次診断とその対処を的確にするために、その直感性を向上する装置に関するものである。

プロセス制御システム等においては、フィールドに設置されたフィールド機器を制御してプロセス制御が行われる。その場合、使用されているフィールド機器の寿命がどれくらい持つかはプロセス制御システムに関わるユーザにとっては関心事である。そのため、フィールド機器からフィールド機器に関する保全情報を得るようにしている。ここで、保全情報としては、時間と共に劣化していくような情報、例えば絶縁抵抗等が用いられる。

図３は従来システムの構成例を示すブロック図である。図において、１はフィールド機器であり、例えば温度調節計、圧力調節計等が用いられる。２はこれらフィールド機器１からの保全情報（保全データ、保全状態）を収集するフィールド通信サーバである。３は該フィールド通信サーバ２から送られてくる保全情報を受けて、所定の処理を行なうＰＬＡＮＴ ＲＥＳＯＵＲＣＥ ＭＡＮＡＧＥＲ（以下ＰＲＭ（登録商標）と略す）クライアントである。

４はＰＲＭクライアント３に対して保全情報を設定すると共に、ＰＲＭクライアント３からの保全情報を受けるユーザである。５はＰＲＭクライアント３からの保全情報を受けて記憶すると共に、ＰＲＭクライアント３からの要求に応じて保全情報が読み出されるＰＲＭサーバである。

ＰＲＭクライアント３において、３ａはユーザ４とのインタフェース機能を有する保全情報表示設定装置、３ｂはＰＲＭクライアント３の全体の制御動作を行なう保全情報管理装置である。ＰＲＭサーバ５において、５ａは保全情報を記憶する保全情報データベースである。該保全情報データベース５ａとしては、例えばハードディスク装置が用いられる。このように構成されたシステムの動作を説明すれば、以下の通りである。

ユーザ４は、ＰＲＭクライアント３に対して保全情報の設定を行なう。この場合、保全データは数値文字列で設定される。一方、保全状態の変更は、釦イメージで設定される。保全情報表示設定装置３ａは、設定された保全情報を表示する。一方、保全情報管理装置３ｂは、入力された保全情報を基に、フィールド通信サーバ２に対して、該当する保全情報を収集するように指示する。この指示を受けたフィールド通信サーバ２は、フィールド機器１にアクセスして必要な保全情報を取り出し、ＰＲＭクライアント３に与える。

ＰＲＭクライアント３では、保全情報管理装置３ｂが入力された保全情報をＰＲＭサーバ５に送り、保全情報データベース５ａに記憶させる。同時に、得られた保全情報は、保全情報表示設定装置３ａにより表示される。この場合において、保全データは数値文字列で表示され、保全状態はアイコンの色で表示される。ユーザ４は、この表示を見ることにより、その時点における保全情報を見ることができる。即ち、その時点でまだ使用できる状態にあるかどうか、例えば、保全データや保全状態が健全な保全情報の閾値を逸脱しているか否かで一次判断する。

従来のこの種の技術としては、例えばプラント内の生産ライン毎のようなプロジェクト毎に設置される複数のフィールド機器の保全管理、監視を行なう機器管理システムにおいて、前記プロジェクト内に設置されるフィールド機器との通信を行なうと共にフィールド機器の管理情報を保持するサーバセットと、該サーバセットを少なくとも一つ指定し、この指定したサーバセットと通信を行ない、前記指定したサーバセットが設けられるプロジェクト内のフィールド機器の保全管理、監視を行なう管理端末とを設けたシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００４−１９２３０９号公報（第５頁〜第８頁、図１〜図４）

前述したように、従来は機器の保全データは数値文字で、保全状態はアイコンの色で表示される。しかしながら、従来のこの種のシステムでは、基本的には瞬時状態の情報を表示するものであり、過去の保全データや保全状態を同時に見ることはできない。従って、保全データの傾向を加味した判断がやりにくく、直感的な一次判断ができないという問題がある。また、ユーザがある程度の経験を積んで、瞬時状態から何らかの診断結果を下し、保全情報の設定（例えば上限値、下限値）を行なう際も、保全データの数値入力操作は数値文字入力であるため、桁数を間違えて入力するおそれがあり、誤設定の危険性を伴うという問題がある。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、機器の保全状態の閾値との逸脱状態を判断する一次診断と対処を的確にすることができ、またその直感性を向上させることができる機器保全状態表示システムを提供することを目的としている。

（１）請求項１記載の発明は、フィールド機器の診断及び管理に用いる保全情報を収集し、この保全情報を表示装置に表示する機器管理システムにおいて、前記表示装置は、保全情報に含まれた保全データの時間的な推移をグラフ表示する推移表示手段と、前記保全データの閾値を設定し、前記保全データとともにグラフ表示する閾値設定手段と、を有することを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、前記保全データと前記閾値を比較する比較手段と、この比較手段による比較結果に応じて前記表示装置の画面上に警告状態を表示する警告表示手段と、を有することを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記閾値は、診断すべき閾値と、表示保全データとして警告すべき上限値、下限値と、警告すべき表示保全データと診断値の差分と、警告すべき表示保全データの変化率と、設定保全データと、設定保全データとして警告すべき上限値、下限値と、警告すべき設定保全データと前回設定データとの差分と、警告すべき設定保全データと前回設定データとの変化率の少なくともいずれかであることを特徴とする。
（４）請求項４記載の発明は、前記閾値設定手段は、インチング操作で閾値を設定することを特徴とする。
（５）請求項５記載の発明は、前記警告表示手段は、警告状態に応じて前記表示装置の画面上の表示色を変えることを特徴とする。
（６）請求項６記載の発明は、収集した保全情報をもとに未来の保全データの予測値を求める予測手段を有し、前記表示装置の画面上に前記予測値を表示し、現在、過去及び未来の保全データを対比表示することを特徴とする。
（７）請求項７記載の発明は、前記表示保全データの推移を表示装置に表示する場合において、表示画面上の所定の領域をズームアンドパンニングを行なう手段を有することを特徴とする。ここで、ズームとは目的表示領域を拡大又は縮小することであり、パンニングとは目的表示領域を画面上でスクロールすることである。

（１）請求項１記載の発明によれば、機器の保全状態の閾値との逸脱状態を判断する一次診断と対処を的確にすることができ、またその直感性を向上させることができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、保全データと閾値との比較を行ない、その比較結果を表示装置の表示画面上に警告情報として表示することができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、閾値として種々のものを使用して、機器の保全状態を確認することができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、前記閾値設定手段は閾値をインチングにより設定するので、桁違い等の危険な誤設定を防ぐことができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、警告状態に応じて前記表示装置の表示色を変えることにより、ユーザに直感的に保全状態を知らせることができる。
（６）請求項６記載の発明によれば、保全データの予測値を求めることにより、現在、過去及び未来の保全データの対比観察を行なうことができ、保全データの時間的な推移を容易に見ることができる。
（７）請求項７記載の発明によれば、表示保全データの所定の領域を時間軸上で圧縮又は伸張して表示させることができるのでプロセス値の変化を観察することかでき、またその表示部分を画面上で最適な位置に表示させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明システムの構成例を示すブロック図である。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。図において、１はフィールド機器、２はフィールド通信サーバ、３はＰＲＭクライアント、４はユーザ、５はＰＲＭサーバである。ＰＲＭクライアント３は、保全情報と各種の設定データとを表示する表示装置をその内部に含んでいる。ＰＲＭクライアント３において、３ａはユーザ４とのインタフェース機能を有する保全情報表示設定装置、３ｂはＰＲＭクライアント３の全体の制御動作を行なう保全情報管理装置である。１０は本発明に係わる部分であり、表示保全データの瞬時値と、該表示保全データに関する所定の閾値及び保全状態の処理結果を保全情報として表示する表示装置である。該表示装置１０の表示手段としては、例えば液晶ディスプレイやＣＲＴ等が用いられる。

該表示装置１０において、１０ａは収集された保全情報に含まれた保全データの推移をグラフ表示する推移表示手段、１０ｂは前記保全データの閾値を設定し、前記保全データとともにグラフ表示する閾値設定手段、１０ｃは前記保全データと前記閾値を比較する比較手段、１０ｄは該比較手段１０ｃの比較結果に応じて、前記表示装置１０の画面上に警告状態を表示する警告表示手段である。

ＰＲＭサーバ５は、図３の保全情報に加えて診断閾値も記憶するようになっている。ＰＲＭクライアント３は、統合機器管理を行なうユーザインタフェース装置を構成している。フィールド通信サーバ２は、フィールド機器１の保全情報を収集する。保全情報表示設定装置３ａは、保全情報の瞬時状態を表示設定する。保全情報管理装置３ｂは、図１に示す各構成要素の保全情報を管理する。前記閾値設定手段１０ｂは、従来の瞬時状態の表示設定と連携し、以下の表示設定を実現するものである。

ここでは、予測推移表示も可能であり、また軸のズームとパンニングが可能である。ここで、表示保全データＰは、フィールド機器１から収集された保全データの測定値であり、表示保全データＰとしては、例えば温度や圧力等の測定値が用いられる。
・診断値Ｓ：診断すべき閾値である。診断値Ｓは、後述する上限値Ｈと下限値Ｌの間に設定される。
・警告値Ｈ，Ｌ：表示保全データとして警告すべき上限値Ｈと下限値Ｌである。
・診断偏差Ｄ：警告すべき表示保全データと診断値との差分であり、│Ｐ−Ｓ│で表される。
・診断変化率Ｖ：警告すべき表示保全データの変化率である。具体的には表示保全データの時間による微分値で表される。

本発明によれば、前記表示保全データＰに加えて、設定保全データも設定することができる。そして、設定保全データに付随する以下の値も設定される。
・設定値ｍ：設定保全データの設定すべきパラメータである。該設定保全データｍは、例えばフィールド機器の劣化を判定するための指標となる値（例えばフィールド機器の絶縁抵抗）の閾値を示している。更に詳細に説明すると、設定値ｍが表示される対象は、フィールド機器１の内部状態を表わす状態量である。この状態量としては、例えば前述した絶縁抵抗やフィールド機器の温度等である。フィールド機器１の状態量を判断するに際して、その設定閾値であるｍを必要に応じて、外部より変化させることができる。
・設定警告値ｈ，ｌ：設定保全データとして警告すべき上限値ｈと下限値ｌである。
・設定偏差ｄ：警告すべき設定保全データと前記設定保全データとの差分である。
・設定変化率ｖ：警告すべき設定保全データと、前回設定データとの変化率である。

このように構成されたシステムの動作を説明すれば、以下の通りである。
ユーザ４は、ＰＲＭクライアント３に付属のコンソール（図示せず）からＰＲＭクライアント３に対して、予め各診断用閾値Ｈ，Ｌ，Ｄ，ｈ，ｌ，ｍ，ｄ，ｖを入力する。閾値設定手段１０ｂは入力された閾値を設定する。このようにして設定されたデータは、保全情報表示設定装置３ａを介してＰＲＭサーバ５の保全情報・診断閾値データベース５ｂに記憶される。ＰＲＭクライアント３は、前記設定されたデータに基づいて、フィールド通信サーバ２を駆動する。フィールド通信サーバ２は、フィールド機器１にアクセスし、該フィールド機器１から設定された表示保全データＰを取り込み、ＰＲＭクライアント３に通知する。該ＰＲＭクライアント３は、推移表示手段１０ａを駆動し、読み込んだ表示保全データＰを表示装置１０に表示させる。併せて、閾値設定手段１０ｂで設定された各種の閾値も表示装置１０に表示する。

図２はＰＲＭクライアント３の表示装置１０の表示例を示す図である。横軸は時間であり、縦軸は表示保全データレンジと設定保全データレンジを示している。表示保全データレンジには、表示保全データとして警告すべき上限値Ｈと下限値Ｌと、表示保全データＰと、診断すべき閾値Ｓとが示されている。設定保全データレンジには、設定値ｍに対する設定警告値ｈとｌが示されている。また、図中の棒グラフ２０は測定値（表示保全データ）Ｐの瞬時値である。この棒グラフは、時間が経過しても、その時の表示保全データの瞬時値を常に同じ位置に表示するものである。前記推移表示手段１０ａは、フィールド機器１から取り込んだ表示保全データＰを時間の推移と共に表示装置１０に図に示すように表示する。この結果、過去から現在までの表示保全データＰの推移状態を目視で確認することができる。

本発明では、前述した保全データのグラフ表示に加えて、それぞれの設定情報の瞬時状態のデータも表示されるようになっている。保全データの値は５０、診断すべき閾値Ｓは５５であり、その状態は「注意」である。診断偏差Ｄは２０であり、診断結果は「正常」である。診断変化率Ｖは１５であり、診断結果は正常である。表示保全データとして警告すべき上限値Ｈは８５、下限値Ｌは１０である。

一方、設定保全データの設定値ｍは３５、設定偏差ｄは１０であり、診断結果は「注意」、設定変化率ｖは５であり、診断結果は「正常」である。設定保全データｍの上限値ｈは８５、下限値ｌは１０である。表示保全データＰの表示と、設定保全データｍの表示とは全く独立であり、相互の表示に関連性はない。

そして、時間の経過と共に、フィールド機器１の表示保全データはフィールド通信サーバ２によりアクセスされ、ＰＲＭクライアント３に与えられる。そして、該ＰＲＭクライアント３は表示装置１０に、図２に示すような保全データＰのグラフを表示する。このような一連の保全状態の表示において、前記比較手段１０ｃが保全データＰと診断すべき閾値Ｓとを比較し、その閾値を越えた場合には、前記警告手段１０ｄに通知し、該警告手段１０ｄは表示装置１０に警告表示を行なう。この場合において、警告に対応した色で図示明示する。例えば赤色の右向き矢印で表示する。

また、比較手段１０ｃは保全データＰと警告すべき上限値Ｈと下限値Ｌとを比較し、保全データＰがＨ又はＬを越えた場合には、前記警告手段１０ｄに通知し、該警告手段１０ｄは表示装置１０に警告表示を行なう。更に、比較手段１０ｃは診断偏差Ｄ＝│Ｐ−Ｓ│を予め決められた閾値と比較し、その閾値を越えた場合にも警告手段１０ｄを介して表示装置１０に警告表示がなされる。また、診断変化率（警告すべき表示保全データＰの変化率）Ｖが予め決められた閾値を越えた場合にも、同様にして警告表示がなされる。

上述したように、本発明によれば、機器の保全状態の閾値との逸脱状態を判断する一次診断と対処を的確にすることができ、またその直感性を向上させることができる。また、本発明によれば、保全データと閾値との比較を行ない、その比較結果を表示装置の表示画面上に警告情報として表示することができる。また、本発明によれば、閾値として種々のものを使用して、機器の保全状態を確認することができる。即ち、本発明によれば、保全データの設定値として、診断すべき閾値Ｓ、表示保全データとして警告すべき上限値Ｈと下限値Ｌ、診断偏差Ｄ及び診断変化率Ｖの内の少なくとも何れかを用いることにより、前記保全データの状況をユーザが観察することができ、直感性を向上させることができる。

また、本発明によれば、表示保全データＰの予測を行なう予測手段を設け、その予測表示を行なうこともできるようになっている。この予測値は、過去のデータの動きからその時間微分値をとることにより、将来の表示保全データＰの予測値を求め、表示部に表示するものである。この演算処理は、外部の演算処理装置で求めることもできるが、表示装置１０内に演算処理部（予測部）を設けておき、その演算結果を予測値（推移値）として表示装置１０に表示させるようにすることもできる。この実施の形態例によれば、保全データの予測値を求めることにより、現在、過去及び未来の保全データの対比観察を行なうことができ、保全データの時間的な推移を容易に見ることができる。

また、この実施の形態例によれば、図２中破線で囲まれた領域３０を切り出し、当該領域をズーム操作及び／又はパンニング操作する手段を設けることにより、当該領域を例えば圧縮することにより、過去数ヶ月間の保全データの推移の状況を、最適な位置で観察することができる。また、必要ならば、当該領域を拡大してその保全状態をより細かに観察することができ、所定の期間における保全状態をユーザが効率よく観察することが可能となる。インチング操作は、キー操作等を繰り返して小刻みに値を設定する操作である。

また、本発明によれば、保全データＰに加えて、設定保全データｍについても、前記表示保全データと同様に、その保全状態を判断することができる。この場合において、設定値ｍについては、ユーザがマニュアルで動かすことができるが、その際インチング操作で微増減で動かすようにすれば、設定値が大幅に狂うという危険な誤設定を防止することができる。

この場合において、設定保全データとして警告すべき上限値ｈと下限値ｌを越えた場合には、操作確認通知を行ない、ユーザに設定が適当であるかどうかの判断を促すことができる。また、警告すべき設定保全データと前回設定データとの差分が設定偏差ｄを逸脱した場合には警告通知する。また、警告すべき設定保全データと前回設定保全データとの変化率が設定変化率ｖを越えた場合には警告通知する。この場合において、設定操作ができない場合には、その旨を対応した色で図示明示する。例えば、赤色の左向き矢印で表示する。

前記した保全状態の表示において、保全データに関する各要素を保全状態、警告状態に応じた色で表示するようにすることができる。このようにすれば、保全状態のグラフの視認性が向上するので、ユーザに直感的に保全状態を知らせることができる。

本発明によれば、保全状態の判断を、文字列を中心とした瞬時状態のデータや状態で行なうのではなく、図示による直感性向上により、的確で迅速な診断を支援することができる。これにより、一般的に数量の大きい保全情報を比較的簡単かつ多角的な閾値で判断できるため、診断の見落としを防ぐと共に、安全性の高い設定が行なえ、不測の故障や事故が減り、保全コストダウンに寄与する。

上述の実施の形態例では、機器診断を行なう場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えばループ診断、ユニット診断、プロセス診断で求められた保全情報を同様な診断閾値表示設定装置の構成をとることにより、あらゆる診断レベルの保全情報の効率化やミス防止を図ることができる。

本発明の他の応用としては、アプリケーション等で何らかの処理結果を、表示保全データＰを除く各値に設定変更できるようにすることで、より自動化されダイナミックな診断状態を確認することができる。例えば、以前うまくいった診断傾向を予測として同時図示することで傾向を類推する等が考えられる。

本発明システムの構成例を示すブロック図である。 表示装置の表示例を示す図である。 従来システムの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ フィールド機器
２ フィールド通信サーバ
３ ＰＲＭクライアント
３ａ 保全情報表示設定装置
３ｂ 保全情報管理装置
４ ユーザ
５ ＰＲＭサーバ
５ｂ 保全情報・診断閾値データベース
１０ 表示装置
１０ａ 推移表示手段
１０ｂ 閾値設定手段
１０ｃ 比較手段
１０ｄ 警告表示手段

Claims (7)

1. フィールド機器の診断及び管理に用いる保全情報を収集し、この保全情報を表示装置に表示する機器管理システムにおいて、
   前記表示装置は、
   保全情報に含まれた保全データの時間的な推移をグラフ表示する推移表示手段と、
   前記保全データの閾値を設定し、前記保全データとともにグラフ表示する閾値設定手段と、
   を有することを特徴とする機器管理システム。
2. 前記保全データと前記閾値を比較する比較手段と、
   この比較手段による比較結果に応じて前記表示装置の画面上に警告状態を表示する警告表示手段と、
   を更に有することを特徴とする請求項１記載の機器管理システム。
3. 前記閾値は、診断すべき閾値と、表示保全データとして警告すべき上限値、下限値と、警告すべき表示保全データと診断値の差分と、警告すべき表示保全データの変化率と、設定保全データと、設定保全データとして警告すべき上限値、下限値と、警告すべき設定保全データと前回設定データとの差分と、警告すべき設定保存データと前回設定データとの変化率の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載の機器管理システム。
4. 前記閾値設定手段は、インチング操作で閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の機器管理システム。
5. 前記警告表示手段は、警告状態に応じて前記表示装置の画面上の表示色を変えることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の機器管理システム。
6. 収集した保全情報をもとに未来の保全データの予測値を求める予測手段を有し、前記表示装置の画面上に前記予測値を表示し、現在、過去及び未来の保全データを対比表示することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の機器管理システム。
7. 前記表示保全データの推移を表示装置に表示する場合において、表示画面上の所定の領域をズームアンドパンニングを行なう手段を有することを特徴とする請求項１記載の機器管理システム。

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