JP2009003517A - 保守管理支援装置およびその表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラント等の保守計画の策定には、計画の相違による影響の把握と設備使用者の要求に合致させるために多大な労力を費やしていた。
【解決手段】保守管理システム１０は、プラントを構成する対象物の状態量を計測して信号を受け付ける入力部１と、入力信号に基づいて劣化状態を診断し、保守作業の内容および実施時期を含む複数の対策案を実施する場合の累積コストと故障停止確率と性能を表す指標を計算する計算部２と、複数の対策案についての計算結果を表示する出力部３を備える。出力部３は各対策案の累積コスト、故障停止確率、性能を表す指標をグラフで表示し、且つ、対策案のなかで最適な一つを推奨案として保守作業の内容および実施時期を表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラントを構成する機器の保守管理支援装置及びその表示方法に関する。

従来、プラント等を構成する機器の保守は、部品交換や洗浄といった作業を定期的に行う方法や故障が発生してからの修理・対応をしていた。近年では、保守作業効率や機器効率の観点から、機器あるいはシステムのランニングコストやメンテナンスコストといった、所謂ライフサイクルコスト（ＬＣＣ）の低減を目標とした保守管理方法が主流になりつつあり、各種の保守管理支援システムが提案されている。

特許文献１に記載のシステムでは、運転データをもとに機器の異常や性能、劣化を評価し、点検時期の延長に関してリスク対コストを考慮したプラント保全計画を立案するシステムが提案されている。

特許文献２に記載のシステムでは、寿命予測のための入力データに基づいた構成部品の余寿命の予測を行い、大規模な保守作業時に他の保守作業を同時に行うことで、システム停止時間を短縮し、システム停止時間にかかるコストを含めたライフサイクルコストを最小化する保守計画を作成するシステムが提案されている。

特開2003−114294号公報 特開2002−297710号公報

実際の保守管理では、故障停止の可能性やシステムの能力といった項目がコストに見合ったものであるかどうかの判断に基づき決定されるべきものである。例えば、空調設備に代表される熱交換器を有するシステムにおいては、経年的に汚れが付着して熱交換性能や効率を低下させるため、定期的に酸などの薬品を用いて洗浄することが一般的に行われる。しかし、過度に洗浄を行っても洗浄にかかる費用以上に効果は得られず、適切な時期に洗浄を行わなければ、効率低下によるランニングコストの増加を招く。更には、温度や圧力の上昇により、機器を保護する目的で設置されているトリップスイッチを作動させ、システムの停止といった事態を招く場合がある。また、ランニングコストや保守作業にかかるコストのみを考慮していると、温度や負荷等の運転条件によっては、システムの能力が不足し、所望の温度まで冷却できないといった事態を招きかねない。

これら故障停止確率、性能、コストのいずれを重視するかはシステムごとに異なる。例えば、発電設備やクリーンルームのような温度管理が重要となる工場では、システムが故障停止しないことが優先されるが、ビル空調では、室内の温度維持とそれにかかるコストのバランスを重要視する傾向にある。

したがって、保守計画の策定を容易にするには、評価すべき各指標とＬＣＣとの関係を明確にする必要があるという課題がある。

こうした課題に対して、上記の従来技術では、発電プラントのように故障停止を未然に防ぐことに重点をおき、かつＬＣＣを最小化した保守管理計画を作成することを前提としており、コスト、故障率、性能の関係を明確に表示する点、さらにユーザーの前記項目に対する重要度に応じた保守計画の策定を支援するという点で必ずしも十分とはいえない。

本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたもので、保守計画に対するＬＣＣ、機器やシステムの故障停止確率、機器やシステムの能力の関係を分かり易く表示すると同時に、ユーザーからの各項目に対する優先度に応じた推奨案を表示する保守管理支援装置及びその結果表示方法を提供することにある。さらに、保守計画に対するＬＣＣ、機器やシステムの故障停止確率、機器やシステムの能力の関係を分かりやすく表示することで、保守計画の策定を容易とする保守管理支援システムを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明は、プラントを構成する機器の劣化状態を検査し、保守計画の策定を行う保守管理支援装置であって、複数の評価項目に対する一致度を含む計算条件を受け付ける入力部と、前記プラント内の状態信号を計測し入力する信号入力部と、前記状態信号に基づいて機器の劣化状態を推定し、該劣化状態と前記計算条件により、保守作業の内容および実施時期を含む対策案について前記複数の評価項目に対する評価を行い、該評価結果が前記一致度の範囲外である場合は前記対策案を修正して再計算する計算部と、前記対策案についての計算結果を表示する出力部と、を備え、前記出力部に、前記対策案及び修正した対策案の各々に対し前記複数の評価項目の評価結果を表示することを特徴とする。

前記対策案は、最初は保守計画を仮定したもので行い、前記一致度の範囲外である場合に修正される複数の対策案を含むことを特徴とする。あるいは、前記対策案は、予め設定される複数の対策案からなることを特徴とする。

前記複数の評価項目は前記対策案を実施した場合の累積コスト（ＬＣＣ）と、故障停止確率と、性能を表す指標であり、前記出力部は累積コストと故障停止確率と性能を表す指標をグラフ形式で表示し、且つ、前記複数の対策案の一つを推奨案として表示することを特徴とする。

本発明の保守管理支援装置による表示方法は、複数の評価項目に対する一致度を含む計算条件を受け付け、前記プラント内の状態信号を計測し、前記状態信号に基づいて機器の劣化状態を推定し、該劣化状態と前記計算条件により、保守作業の内容および実施時期を含む対策案について複数の評価項目に対する評価を行い、該評価結果が前記一致度の範囲外である場合は前記対策案を修正して再計算し、前記対策案及び修正した対策案の各々に対し前記複数の評価項目の評価結果を表示することを特徴とする。

前記複数の評価項目は前記対策案を実施した場合の累積コスト（ＬＣＣ）と、故障停止確率と、前記プラントを構成する機器の性能を表す指標であり、前記累積コストは、前記プラントを構成する機器の運転時間および出力に対して増加する傾向を示す運転コストと、保守作業の実施回数に対して増加する保守コストとの和で算出、前記故障停止確率は、前記保守コストに対して減少する故障停止の可能性を算出、前記機器の性能を表す指標は、前記保守コストに対して増加する対象機器の能力に関する指標を算出することを特徴とする。

前記累積コスト、故障停止確率及び性能を表す指標の評価結果を同一グラフ上に表示することを特徴とする。

予め前記累積コスト、故障停止確率及び性能を表す指標に対する評価結果の優先度及び／又は重みを受け付け、前記優先度及び／又は重みに基づき、前記対策案について前記複数の評価項目に対する評価を行い、最も一致度の高いものを推奨案として表示することを特徴とする。

前記再計算された対策案に対し、前記累積コスト、故障停止確率及び性能を表す指標に対する評価結果の優先度及び／又は重みの修正案を受け付け、該修正案に基づいて再計算した結果を表示することを特徴とする。

前記対策案に含まれる保守内容及び／又は実施時期の修正案を受け付け、該修正案に基づいて前記複数の評価項目に対する再評価を行い、評価結果を再表示することを特徴とする。

本発明によれば、ＬＣＣと機器の故障停止する確率と機器の能力を求め、その関係を分かり易く表示することができるので、ユーザーが保守計画の策定を容易に行うことができる顕著な効果がある。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する

本発明の実施例１は、保守管理支援システムを空調システムに適用した例について、図１から図２５を用いて説明する。

図１は本発明による保守管理支援システムの構成概略図である。本システムは、図１に示すように信号入力部１、計算部２、出力部３、入力部４と、作業コスト１１、作業効果１２を含む保守作業データベース５、故障率データ１３を含む故障統計データベース６、記憶手段７から構成される。

信号入力部１では、設備を構成する機器の動作状態量を表す信号やアクチュエータ動作を表す信号が入力される。計算部２では、信号入力部１より入力された信号にもとづき機器の劣化状態を診断し、保守作業データベース５、故障統計データベース６を参照しながら、保守内容と時期を含む対策案について計算を行い、システムの運転に要するコストと作業コストの和で求まるＬＣＣ、故障停止確率、システム能力を評価する。さらに入力部４を介して、ユーザーから入力された対象期間、コスト、故障停止の確率、システムの能力といった各評価項目への優先度や許容値といった計算条件に基づき、評価結果の中から推奨対策案を求める。そして、各対策案のコスト、故障停止確率、システムの能力に関する評価結果と推奨対策案を出力し、出力部３にコスト、故障停止確率、システムの能力に関する評価結果を視認的に表示するとともに、推奨対策案を表示する。ユーザーは、入力手段４を介して表示された対策案に関する修正あるいは決定に関する入力を行うことができ、決定された対策案は記憶手段７に記憶される。

図２は、本システムをビル空調に用いられるセントラル方式の空調システムに適用した際の概略構成図である。空調システムは熱源機である吸収式冷温水機３１、空調機３２、冷却塔３３、冷水ポンプ３４、冷却水ポンプ３５、冷水用三方弁３６、冷却水用三方弁３７、室内３８及び各要素を接続する冷水配管３９、冷却水配管４０及びダクト４１を備えている。さらに、保守管理支援システム１０とシステム各部の状態量を計測する計測手段１５とにより構成される。

冷房時における空調システムの動作について簡単に説明する。吸収式冷温水機３１では、ガスや重油あるいは蒸気などからの入熱を利用して、冷水から吸熱して冷水を冷却し、熱源及び冷水からの入熱を冷却水に放熱する。冷却された冷水は、冷水ポンプ３４によって空調機３２に送られ、冷温水機３１からの放熱によって加熱された冷却水は、冷却水ポンプ３５によって冷却塔３３に送られる。空調機３２に送られた冷水は、室内３８からのリターン空気と換気のために導入される外気との混合空気の冷却に用いられ、空気を冷却することで加熱された冷水は吸収式冷温水機３１へと戻る。空調機３２で冷却された空気は室内３８に供給され、室内３８の熱負荷、例えば人体からの発熱、照明等の機器からの発熱、壁や窓を通じて室外から伝えられる熱によって温められ、一部は空調機３２へと戻され、また一部は室外へ排気される。吸収式冷温水機３１から冷却塔３３に送られた冷却水は、冷却塔３３において外気と直接熱交換して冷却され、吸収式冷温水機３１へと戻る。なお、冷水用三方弁３６は、室内温度を一定に保つために空調機３２へ送られる冷水の流量調整に用いられる。また、冷却水三方弁３７は、吸収式冷温水機へ戻る冷却水温度を保つために冷却塔３３へ送られる冷却水の流量調整に用いられる。

以上説明したように空調システムは、室内３８の熱負荷と導入外気の熱負荷を、空調機３２、冷水、吸収式冷温水機３１、冷却水、冷却塔３３を介して外気へと放熱している。したがって、外気温度に対してシステムの冷却能力は変化する。

図３は、空調システムの動作点を概念的に示したものである。システムの動作点は、空調システムの能力と室内の熱負荷がバランスする点である。外気温度が上昇した場合、冷却塔３３で空気へと放熱する冷却水の温度が上昇して放熱しにくくなるため、冷却能力は低下する。また、室内の熱負荷は、室内の温度や湿度等の条件が一定であれば、外気温度の上昇に伴い負荷は上昇する傾向を示す。また、室内温度を上げると熱負荷は小さくなる。

そのため、室内を同じ温度条件に保つ場合、外気温度がａからｂへ上昇すると、熱負荷は点Ａから点Ｂのように増加し、熱源機の入力量は80％から100％へと増加する。しかし、熱源機の性能が低下して、80％入力時の能力以上が出ない場合、点Ｃで動作することになり、室内の温度が上昇することになる。

次に、空調システムの劣化と保守について、図４から図６を用いて説明する。図４は、吸収冷温水機における汚れ付着量と効率あるいは最大能力の関係を示した説明図である。吸収式冷温水機では、放熱のために外気と直接熱交換を行う冷却水が通水されており、外部からの異物の混入や冷却水中の不純物の濃縮により、冷却水配管に汚れ付着を生じ、付着量は経年的に増加する。

図５は、吸収冷温水機における汚れ付着量と機内圧力あるいは温度の関係を示した説明図である。冷却水配管へ汚れが付着した場合、効率や能力の低下、機内の温度、圧力の上昇を生じ、付着量が多い場合には機器の保護回路を動作させて停止する。冷却水配管に付着した汚れは、ブラシや酸系薬品を用いた洗浄作業により除去される。

この他にも冷却塔３３における散水ノズルへの異物混入による詰まり、ファンとファンを駆動するモータ間の動力伝達に用いられるファンベルトの割れや緩みポンプ摺動部の磨耗といった経年的な劣化があり、これら劣化に対しては、洗浄、分解点検、交換といった対応が行われる。

図６は、ポンプの運転時間と故障率の関係を示した説明図である。摺動部の磨耗のような劣化は、ある程度運転時間が経過すると急激に故障率が増加する傾向を示す。

図７は、本システムの計算部における計算手順の概略を示したフローチャートである。システムが起動（Ｓ101）すると計算条件入力画面を表示し（Ｓ102）、計算開始の入力に応じて（Ｓ103）、入力された計算条件を読み込み（Ｓ104）、後述する計算手順を実行し（Ｓ105）、結果を表示する（Ｓ106）。表示された計画案に関して決定する旨の入力があった場合には、計画案の内容を記憶する（S107）。

図８は、処理手順Ｓ102にて表示される条件入力画面の例である。ユーザーが入力する内容は、各評価項目に対する優先度と期間である。重要度（重み）の入力は、バー表示内のスライドを移動するか数値を入力する形式となっている。また、評価期間には稼動からの年数、あるいは現在からの年数として入力する。

図９は、計算部２の一実施例による計算実行手順の詳細を示したフローチャートである。まず、計算開始が入力される（Ｓ201）と、信号入力部１に入力される機器の運転状態を表す状態量やアクチュエータの信号を読み込む（Ｓ202）。次に、入力信号をもとに、機器の劣化状態を診断する（Ｓ203）。

劣化状態が診断された後、保守作業内容と実施時期からなる保守計画を仮定する（Ｓ204）。保守計画の仮定方法は種々あるが、ここでは後述するＡ案を仮定している。作業内容データベース５、故障統計データベース６を読み込み（Ｓ205）、Ｓ203で診断した劣化状態と保守作業データベース５を参照し劣化状態を推定する（Ｓ206）。そして、推定された劣化状態をもとに、ＬＣＣ評価（Ｓ207）、故障確率評価（Ｓ208）、性能評価（Ｓ209）を行う。算出方法の詳細は後述する。

各項目の評価を行った後、保守計画の修正や表示するために評価結果を保存し（Ｓ210）、ユーザーから入力された入力との一致度を評価し（Ｓ211）、一致度が許容範囲か否かを判断する（Ｓ212）。一致度が許容範囲内で無い場合には保守計画を修正し（Ｓ213）、許容範囲内であると判断された場合には計算を終了する（Ｓ214）。

以下、計算手順における各種診断方法、算出方法の詳細を説明する。劣化状態の診断方法としては、たとえば特開2007−17032号公報に開示されている対象機器の物理モデルを用い、機器の動作状態を表す温度や圧力の測定結果をもとに、劣化を表すパラメータを同定する方法がある。

吸収式冷温水機３１の劣化状態を診断する場合、冷水出入口温度、冷却水出入口温度、高温再生器の温度や圧力、ガス消費量などの運転状態を表す状態量を用いれば良い。図２に示す空調システムの診断では、前記項目に加えて室内温度と湿度、供給空気の温度と湿度、外気温度と湿度を加えたものとすれば良い。これら測定項目は、用いる物理モデルの形態により決定すればよく、必ずしも前記の項目である必要はない。

また、診断方法としては、変位や音あるいは振動を測定する手段を備え、その計測値を入力信号とし、予め作成された劣化曲線との比較により評価する方法もある。対象機器の劣化状態を定量的に評価できる手法であれば良く、上記の手法に限られない。また、測定手段１１は、対象物の劣化を定量的に評価するために必要な対象物の状態量あるいはアクチュエータ等の動作を測定できるものであればよく、対象物の性質や劣化状態の診断手法に応じて決定すれば良い。

表１は保守作業データベースの一例を示したものである。表１に示すようにデータベースは、作業内容ごとに作業コスト、作業効果など、作業による故障への影響がデータベース化されたものである。なお、データベースの形式は、診断システムで用いやすい形式とすればよい。

故障統計データベースは、図６に示した運転時間と故障率の関係等、故障率の算出に関するデータをシステムで用いやすい形式で纏めたものであれば良い。

図１０は、吸収式冷温水機の汚れ付着量の推移に関する診断結果と推定結果を示したものである。図中のプロットが１年ごとの汚れ付着量に関する診断結果であり、設置から３年間の診断結果を示している。図中の細線と破線は、３年間の診断結果と保守計画に基づいて推定された将来の汚れ付着量である。細線は保守作業を行わない場合の推定結果であり、将来にわたり３年間の傾向と同様に付着が進行すると推定した結果である。破線は３年経過時点で洗浄を行った場合の推定結果であり、保守作業データベース５に含まれる洗浄効果をもとに汚れ付着の低減量を見積り、作業実施後は過去３年間と同様の付着が進行すると推定した結果である。

次に、ＬＣＣ、故障停止確率、性能に関する評価方法を説明する。ＬＣＣは、システムの負荷や運転時間に対して比例的に増加する電気代や燃料代といったランニングコストの累積Crと、保守にかかるメンテナンスコストの累積Cmとの和として数１により計算される。

ランニングコストの累積Crは、診断時点までの累積ランニングコストCｒ'と、診断された劣化状態におけるシステム効率η（0）とランニングコストC（0）、およびｎ年後の推定劣化状態をもとに算出されるシステム効率η（n）から求めることができ、数２により表される。

劣化状態における効率の算出は、冷水出入口温度や冷却水温度入口といった冷温水機の負荷や運転条件を表す状態量と推定劣化状態をもとに、物理モデルから算出すれば良い。

例えば１年間に採取された冷水出入口温度や冷却水温度入口の計測値を境界条件として、汚れ付着量（あるいは汚れ係数）といった劣化を示す状態量の推定結果を物理モデルに与え、各条件での効率を算出し、その平均値を年間の効率としも良い。あるいは、各境界条件における燃料消費量そのものを用いれば効率の変化分を加味した結果が得られる。

メンテナンスコストの累積Cmは、保守計画に含まれる実施内容と実施時期をもとに保守作業データベース５を参照することで求めることができ、診断時点までの累積メンテナンスコストCｍ’と将来におけるメンテナンスコストCｍ(n)より数３から求まる。

図１１は、図１０に示した劣化の推定結果に基づき算出した冷温水機の効率を示した説明図である。図１２は、図１０に示した劣化の推定結果に基づき算出されたＬＣＣを示した図である。この例では、洗浄により効率が改善したことで生じるランニングコストの低減分が洗浄にかかるコストを上回るため、洗浄した方がＬＣＣとして低くなる。

ｎ年後における機器ｉの故障停止確率Ri（n）から、ｎ年後における故障停止確率Rs(n)を数４により求め、このRs(n)から故障停止確率Rsは数５により求めることができる。

故障停止確率Ri(n)は、図６に示したポンプの故障率のように時間などの故障率と相関のあるパラメータを用いて求められるものや、変位や応力と寿命の関係から求められるもの、音や振動から判断できるものがある。さらに、機器を保護するためにリミットスイッチを動作させる故障のように、運転状態を考慮しないと求まらないものがある。

前者は、動作状態を表す入力信号から動作時間等を推定するもので、変位や音あるいは振動を測定する手段を用い、その測定値を入力することにより求められる。後者は、ランニングコストと同様に、物理モデルを用いて動作状態を推定することで求めることができる。

例えば、冷水出入口温度や冷却水出入口温度、外気温度といったサイクルの負荷や運転条件を表す物理量に関する過去のデータについて、劣化を示す状態量に基づき、物理モデルを用いて計算を行い、各運転条件における冷温水機各部の状態量を算出する。外気温度に関して、過去の運転データから出現頻度に関するデータベースを作成する、あるいは機器の設置場所に近い観測点における気象統計データをもとに出現頻度をデータベース化しておけば、故障発生となる運転条件の出現頻度を故障発生確率として求めることができる。

なお、故障停止確率Rsは、数６のように各年度の故障停止率の最大値としても良い。

次に、システムあるいは機器の能力を示す指標について説明する。本実施例の空調設備の場合、本来の設備の役割を考慮すると室内環境を所定の温度条件に保つことである。このため、能力を表す指標としては、室内温度を所定温度に維持することが可能な確率、温度維持確率Rcとした。

評価には、ＬＣＣや故障停止確率の評価と同様に物理モデルを用いればよい。すなわち、推定した劣化の状態に基づき、外気温度に対するシステムの能力を求め、過去の運転実績より求まる外気温度に対する負荷とから、システムの動作点である室内温度を求めることができる。このとき、故障停止確率の算出と同様に、外気温度の出現頻度や負荷条件の出現頻度を求めておけば、各年度の温度維持率Rc（n）を求めることが可能となる。

温度維持率Ｒcは、以上のように求められる各年度の温度維持率Rc（n）を用いて、数７により求まる。

数７は、ｎ年間での確率を意味しており、数８のように各年度の確率から最小値としてもよい。

以下に、推奨対策案の選定方法について説明する。推奨対策案は、ユーザーにより設定された優先度との一致度合いを評価して決定する。優先度との一致に関する評価方法としては、以下の方法がある。

まず、最初に仮定した保守計画に対するＬＣＣ、故障停止確率、温度維持率を初期値とし、各々LCC_ini、Rs_ini、Rc_iniとする。そして、各項目の重み係数をそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３として、対策案ｊの評価結果LCC（j）,Rs（j）,Rc（j）について、数９により一致度Ｂを計算する。この一致度Ｂが最小となる対策案を推奨対策案とすればよい。なお、この方法を用いる場合、最初に仮定する保守計画は、各機器のメーカー推奨時期やユーザーが経験に基づき入力するとよい。

このとき重み係数、Ａ１、Ａ２、Ａ３はユーザーにより数値として入力されるのが望ましいが、優先順位のみを入力させ、優先順位１位、２位、３位の項目に対して、重み係数を各々３、２、１のように優先順位の高い順に大きな値としてもよい。また、上記方法ではＬＣＣ、故障停止確率、温度維持確率の最小値との偏差を用いて評価しているが、各々の目標値をユーザーから入力させて、入力された目標値との偏差としてもよい。

以上、推奨対策案の選定方法について説明したが、他の方法であっても、ユーザーの優先順位に見合うように対策案を選択する方法であればよい。

次に、保守計画の修正方法について説明する。保守計画の修正方法には、先の一致度を評価関数として最適化手法を適用すればよい。良く知られた最適化手法としては、遺伝的アルゴリズムを用いる方法がある。

最適化手法を用いて処理を行った場合、保守計画の修正は以下のように行われる。まず、仮定した保守計画案すなわち保守内容と実施時期（または実施周期）について、ＬＣＣ、故障率などの評価を行う。次に保守計画案の一部（例えば実施時期）を変更した修正保守計画について、先と同様にＬＣＣ、故障率などの評価を行う。このように保守作業の内容と実施時期あるいは実施周期に関する組合せを変化させながら、先の一致度評価に基づきユーザーの望む最適保守計画を探索していく。

最適保守計画の探索過程について説明する。表２には、保守作業内容としてブラシ洗浄、薬品洗浄、冷水ポンプ交換、冷却水ポンプ交換を登録している。仮定した保守計画としては１５年間保守を行わないＡ案を採用している。このＡ案だけでは得られた結果が最適な計画であるか不明なため、Ａ案の計算終了後に、ブラシ洗浄、ポンプ交換を行うＢ案が修正案として作成される。

図１７は本実施例における結果の表示方法の一例である。図１７の詳細については後述するが、図に示す通り、Ａ案とＢ案ではＢ案の方がＬＣＣ、故障率、性能（温度維持率）の各評価項目ともに改善されており、保守時期を変更した場合に各評価項目の変化が期待される。さらに、Ｃ案からＥ案に示す保守作業内容や実施時期を変化させた保守計画案が作成され、各修正案の計算後にユーザーの設定した優先度との一致が最小と判断されるまで、保守内容や実施時期を変化させた修正保守計画を作成する。このとき、保守計画の変更により評価結果がどのように変化したかを記憶した評価結果との比較を行うことで、より効率的に保守計画の修正を行うことができる。

以上述べた最適化手法以外に、表２に示す保守計画案ＡからＥ案のような異なる保守計画案を予め与え、与えた全て保守計画案について各評価を行い、その中からユーザーの設定した優先度と最も一致している計画案を最適保守計画案とする方法でもよい。

図１３は、予め評価する保守計画案を与えた場合における処理手順を示す。基本的な処理の手順は、図９に示した保守計画案を修正する場合と同様であるので、相違点についてのみ説明する。

図９のフローチャートにおける保守計画を仮定する手順（S204）に代えて、与えられた保守計画案を読み込む（S604）。そして、与えられた保守計画案全てについて、順次ＬＣＣ、故障停止確率、性能に関する評価を行い（S605〜S609）、評価結果を記憶（S610）したのち、一致度評価を行い（S611）、一致度についても記憶する（S612）。そして既に算出された保守計画案における最大の一致度との比較を行い（S613）、これまでに計算された一致度より大きい場合には、計算した保守計画案を最適案として記憶（S614）する。そして全ての計画案について評価を行った後に（S615）、記憶している最適案を推奨案として計算を終了する。

このように計算すべき保守計画案を予め与える場合、ユーザーの与える極めて限られた計画案を対象に計算を行うため、保守計画を修正しながら推奨保守計画案を探索する方法に比べて計算時間は短縮される。しかし、予め与える保守計画案が適切でない場合には、必ずしも最適な保守計画案が得られない場合がある。

したがって、予め予想される保守作業パターンを保守計画一覧として作成しておき、その全てのパターンについて計算を行う方法でもよい。その場合、一致度Ｂの評価方法として、ＬＣＣ、故障停止確率、温度維持率の評価結果の最小値（LCC_min，Rs_min，Rc_min）を用いて、数１０により一致度を求めてもよい。

以上説明した方法について、表２および図１４〜図１９を用いて詳細に説明する。表２は、評価を行った保守計画案について、各案の作業内容と実施時期を整理した表である。図１４は、表２に示した各保守計画案に対するＬＣＣの評価結果である。表２より、Ａ案に比べて他案では保守作業数が増えていることがわかる。しかし、Ａ案では保守作業を行わないために効率の低下を招き、ランニングコストが増加している。Ｅ案では保守作業によりランニングコストは低減できるが、ランニングコスト低減分以上に保守コストが増加している。この結果では、Ｄ案が保守コストとランニングコスト低減分のバランスが良い結果となっている。

図１５は、表２に示した保守計画案に対して、保護回路の動作による故障確率を評価する方法を示す概略図である。図中の実線は、各案を実施した場合について、外気温度に対する最大負荷時の機内温度／圧力の計算結果を示している。図中の一点鎖線が保護回路の動作条件を示しており、破線が外気温度の出現頻度を示している。

図中の機内温度／圧力と保護回路の動作条件の交点は、保護回路が動作する外気温度条件を示しており、外気温度がこれ以上になった場合、機器は停止してしまう。Ａ案の場合、故障停止確率は図中に領域と外気温度の出現頻度を示した破線の領域の面積比から求まる。一方、保守作業を増やし、汚れ付着量が少ない状態で運転するＡ案以外の場合、温度や圧力が低下するため、保護回路を動作させると推定される外気温度が高い側にシフトし、故障停止する確率は低くなる。

以上のようにして求めた保護回路動作による確率と、ポンプの運転時間について、図６に示した運転時間と故障率の関係から求めた故障停止確率とから、数４と数５、あるいは数６を用いれば、故障停止確率を評価できる。

図１６は、表２に示した各保守計画案に対するシステム性能の評価方法を説明するための概略図である。図中の実線は、各案を実施した場合の外気温度に対するシステムの最大冷却能力を、一点鎖線は、外気温度に対する室内温度別の熱負荷を、破線は外気温度の出現頻度を示している。

図１６において最大能力と熱負荷の交点が、目標室温を維持できる最大外気温度条件となり、この温度以上になった場合には室温が上昇する。Ａ案の場合、図中に示した領域で室温を２６℃に保てなくなる。なお、保守作業により汚れ付着量が少ない状態で運転するＡ案以外の場合は、効率が改善されるため最大能力が増加し、最大能力と室温２６℃での熱負荷とのバランス点が外気温度の高い側にシフトし、目標温度を維持できなくなる確率が低下する。以上より、空調システムの性能を表す指標である温度維持率を評価できる。

図１７は、出力部における計算結果の表示方法を示した説明図である。最上部に、計算開始前に入力した、各項目の重要度、想定した期間を表示している。左上のグラフは、保守計画案ごとの、ＬＣＣ、故障停止確率、システム性能を示す温度維持率に関する評価結果であり、グレーで表示されたプロット（Ｅ案）が推奨計画案である。右上のグラフは、推奨案を実施した場合の稼動年数とＬＣＣおよび各年におけるランニングコストと保守コストの内訳を示したグラフである。また下部に、作業内容と実施時期が表示され計算終了時には推奨計画案が表示される、三角の点が各作業内容の実施時期を示している。

推奨計画案以外の作業内容や時期等の確認を行う場合には、計画別表示のグラフ中のプロットを選択するか、推移表示あるいは計画内容表示欄にあるプルダウンメニューで計画案を選択すると、推移表示及び計画内容表示欄に表示される。

また、画面右下の「計画採用」ボタンを押すと計画内容が記憶手段７に記憶され、「結果検索」ボタンを押すと記憶手段７に記憶された内容を確認することができる。

例示した診断結果では、Ａ案からＥ案の順で温度維持率は増加し、故障停止率は減少している。また、ＬＣＣはＤ案が最小となっている。Ａ案では保守作業をほとんど行っていないため、効率が低下して性能が発揮できず、温度や圧力の増加傾向にあるために故障停止しやすい。さらにメンテナンスコストは少ないものの、効率が低下するためランニングコストが増加している。一方、Ｄ案ではコストが最小となっている。また、Ｅ案のコストは、メンテナンスコストがランニングコストの低減分以上となるため、最小とはなっていない。なお、温度維持率はＥ案が最も秀れており、メンテナンスにより汚れの少ない状態で運転できるため、システム性能として高い性能状態での運転が可能である。

本結果の推奨案はＥ案であるが、これは上部に表示されている入力条件から、故障停止率の重要度が高いためと考えられ、仮にコストの重要度を高くした場合にはコストが最小になるD案になるものと推定される。

推奨案であるＥ案を実施した場合のコスト推移は、右上のグラフで確認でき、予算を検討する場合に参考となる。さらに、作業の詳細計画が示されており、ユーザーが経験に基づき検討した内容と差異がある場合には、後述する保守計画の修正入力を行い、再計算を行って比較することも容易となる。

また、ユーザーが推奨対策案でのＬＣＣと故障停止の確率、システム性能を表す室温維持確率の関係が視認でき、他の対策案との比較が容易となる。また、より故障停止の確率を下げたい、あるいは性能を優先したいと考えた場合に、コストとの関係が視認でき、別の対策案についても比較・検討が容易である。

このように、ＬＣＣ、故障停止確率、システムの性能に関する指標関係が視認できれば、他の形態、例えば三次元的なグラフ形式で表示してもよく、またユーザーが結果を見てから表示方法を切替えるようにしてもよい。

図１８はＬＣＣ、故障停止確率、温度維持率の表示方法に関する他の例である。本例ではコストを縦軸にとり、縦軸の左側の横軸には性能を示す温度維持率を、縦軸の右側の横軸は故障停止確率をとっている。各軸とも矢印の方向に大きな値をとり、例えばＡ案とＢ案を比較した場合、Ａ案の方がＬＣＣ、故障確率は大きく、温度維持確率は小さくなっている。このような表示方法とした場合、図１７の表示方法に比べ、ＬＣＣを基準として故障確率、温度維持率の関係を把握できるという利点があるが、計画案ごとの比較が難しいといった短所もある。

図１９はＬＣＣ、故障停止確率、温度維持率の表示方法に関する他の例である。本例ではＬＣＣをＺ軸に、温度維持率をＹ軸に、故障停止確率Ｘ軸に配した三次元の散布図としたものである。この表示方法では、対策案の数が少ない場合はコスト、故障確率、性能の関係をより直感的に把握できるという利点がある。しかし、対策案の数が多い場合には、複雑になりかえって把握が難しくなるという短所もある。

次に、表示内容の変更を希望するユーザーからの入力に基づき、結果を表示する方法について述べる。図２０は、ユーザーからの入力に基づき、結果の表示を行う際の処理手順を示したフローチャートである。

まず、表示項目変更が要求されると（Ｓ301）、表示項目選択画面を表示し（Ｓ302）、入力を受付（Ｓ303）、入力内容を判定する（Ｓ304）。入力内容が「キャンセル」の場合には計算結果を表示して処理を終了する（Ｓ306）。入力内容が「実行」の場合には、選択された内容を読み込み、選択内容を判定する（Ｓ307）。その結果、故障停止確率が選択された場合は故障停止率の評価結果を読み込む（Ｓ308）。コストが選択された場合はコスト評価結果を読み込む（Ｓ309）。性能が選択された場合には性能評価結果を読み込み（Ｓ310）、最後に結果を表示する（Ｓ311）。

なお、推奨計画案以外の作業内容や時期等の確認についても同様の処理手順となる。計画別表示のグラフ中のプロットあるいは、推移表示あるいは計画内容表示欄にあるプルダウンメニューで選択された計画案について、計算過程において一次記憶された内容を読み込んで表示する。

図２１は、表示項目の変更を入力する画面である。プルダウンにより表示内容を選択し、実行ボタンを押すと選択された項目の推移を表示する。キャンセルボタンが押された場合には計算結果の表示画面に戻る。

図２２は、図１７の表示から、コストに関する表示を故障停止確率に切替えたものである。このように、コスト、故障停止率、温度維持率に関する詳細な結果を選択的に表示可能とすることで、ユーザーは必要な情報を確認できる。

次に、ユーザーからの修正に基づき、再計算を行う方法について説明する。図２３は、ユーザーからの修正に基づき、再計算を行う際の処理手順を示したフローチャートである。まず、修正要求が入力されると（Ｓ401）、修正内容選択画面を表示し（Ｓ402）、入力を受付（Ｓ403）、入力内容を判定する（Ｓ404）。「キャンセル」が入力された場合は計算結果を表示して処理を終了する（Ｓ406）。「実行」が入力された場合は、修正内容の選択に関する入力を読み込み（Ｓ405）、優先度や計算期間に関する計算条件の変更か保守計画の修正かを判定する（Ｓ407）。

優先度や計算条件の変更が選択された場合は、条件入力画面を表示し（Ｓ414）、計算開始が入力されると（Ｓ415）、入力された計算条件を読み込み（Ｓ416）、計算実行したのち（Ｓ417）、結果を表示する（Ｓ418）。

保守計画の修正が入力された場合は、修正画面を表示し（Ｓ408）、「実行」あるいは「キャンセル」の要求を受付（Ｓ409）、「実行」の入力があった場合には修正内容を読み込み（Ｓ411）、入力内容に基づき計算を実行し（Ｓ412）、結果を表示する（Ｓ413）。

図２４は修正内容選択画面である。項目の左脇に設けられたボタンをチェックすることで修正内容を選択し、さらに修正したい計画をプルダウンメニューから選択する。

図２５は保守計画の修正画面である。画面上側には計算条件、中段には図２４の修正内容選択画面において選択された保守計画（修正前）の内容が表示され、下段に修正内容を入力できる。修正内容の入力欄は、左に作業内容を列挙し、作業内容ごとに実施時期を示すボタンが配置されている。黒色のボタンが作業の実施時期を示し、白色のボタンは実施される予定がないことを示す。なお、ボタンが表示されていない実施時期の欄は、すでに経過したことを意味する。

修正内容の入力には２通りの方法がある。まず、選択した計画に含まれる作業内容の実施時期を変更したい場合は、実施時期を示すボタンの選択で行う。また、追加したい内容がある場合には、作業内容欄の下側にあるプルダウンメニューから作業内容を選択し、希望する実施時期のボタンを選択することで、新規に作業内容と実施時期の追加が可能である。このように入力した修正内容に基づき再計算を行い、結果を表示することで、ユーザーが検討した保守計画に対するＬＣＣ、故障停止確率、温度維持率の情報を得ることができる。

以上、説明したように、本実施の形態により、ユーザーは、設備にかかるＬＣＣ、故障停止確率、性能に関する温度維持率の評価結果を視認的に確認できると同時に、設定した各評価項目の重要度に応じた推奨計画案を確認できる。さらに、ユーザーは、算出結果をもとに、保守計画を修正して再計算を行うことができ、保守計画の策定に役立てることが可能となる。

なお、本実施形態では、空調設備を例にして説明したが、対象は発電設備や産業用の機器冷却装置であってもよい。これらを対象とした場合、能力の評価には、所望する機器の能力が発揮できるかどうかの確率として表示してもよいし、能力の絶対値としてもよい。例えば、発電機では発電量、冷却装置では最大外気温度時の冷却能力とすればよく、対象とする設備機器に応じた指標とすればよい。

本発明の保守管理支援システムを空調システムに適用した場合の別の実施例について、図２６から図３１を用いて説明する。

図２６は、保守管理支援システムの別の形態を示した概略構成図である。本実施形態では、空調システム５０内に設けられた保守管理支援システム１０と、保守作業を委託している保守サービス会社５１内に設置された端末２０とが、情報通信ネットワーク５２を介して接続されている。

本実施形態では、保守管理支援システム１０を用いて、ユーザーが保守計画の決定に関する入力を行った場合、決定内容を表示して確認画面が表示される。ユーザーが内容を確認、認証すると、認証した保守計画の内容が保守サービス会社に送信される。さらに、送信内容を保守サービス会社に送信が完了した旨をユーザー側に表示する。

図２７は、保守計画の決定に関する入力を行った際の保守計画送信処理の手順を示したフローチャートである。図２８は保守計画送信処理において表示される確認画面である。図２９は保守計画送信処理において表示される送信完了画面である。図３０は保守計画送信処理において表示される再送信確認画面である。図３１は保守計画送信処理後に送信が未完了の場合に表示される保守計画結果画面である。

図２７のフローチャートにおいて、ユーザーが図１７に示した結果表示画面の内容を保守計画として採用を決定した場合、計画採用ボタンを押して計画を決定する旨の入力を行う（Ｓ５０１）。入力を受けて、図２８に示す確認画面が表示され（Ｓ５０２）、ユーザーは内容を確認して誤りが無い場合には、送信実行ボタンを押して送信の実行を入力し、訂正したい場合にはキャンセルボタンを押してその旨入力する（Ｓ５０３）。

ユーザーが入力を実行すると内容確認画面は消去され（Ｓ５０４）、入力の内容を判断し（Ｓ５０５）、「実行」の場合には、保守サービス会社に内容の送信を開始し（Ｓ５０６）、「キャンセル」の場合には処理を終了し結果表示画面に戻る（Ｓ５０７）。

送信を開始した後、システムは送信の完了を確認し（Ｓ５０８）、所定の時間内に保守会社への送信が完了した場合には、送信内容を記憶手段７に記憶し（Ｓ５０９）、図２９に示す送信完了画面を表示し（Ｓ５１０）し処理を終了する。

送信が未完了の場合には、図３０に示す再送信に関する確認画面を表示し（Ｓ５１１）、ユーザーが再送信を行う旨入力した場合には（Ｓ５１２）、再度Ｓ５０６に戻り送信を実行する。再送信する旨の入力が無い場合には、送信しようとした内容が記憶され（Ｓ５１３）、図３１に示すように、未送信の内容がある旨を結果表示画面に出力し（Ｓ５１４）、送信処理に関する画面を消去して処理を終了する（Ｓ５１５）。

本実施形態では、作業計画の情報をユーザーと、ユーザーから保守作業を委託されている保守サービス会社とで共有することができる。加えて、情報送信の際に送信内容の再確認を行う過程を設けており、操作ミスによる間違った情報の送信を防止できる。さらに、事前に保守作業計画を知らせているため、保守サービス会社において必要な器材の手配が効率的に行えるようになる。このため、部品の在庫管理や人員配置の適正化がなされ、保守サービス会社のコストを低減できる。これにより、ユーザーは、本実施形態によらない場合と同じ内容のサービスをより安価に受けることができるメリットがある。

本発明の実施例１による保守管理支援システムの概略構成図。 保守管理支援システムを空調システムに適用した場合の概略構成図。 空調システムの動作を示す説明図。 汚れ付着と熱源機の効率の関係を示す説明図。 汚れ付着と熱源機の動作状態を示す説明図。 ポンプの運転時間と故障率の関係を示す説明図。 保守管理支援システムにおける処理手順の概略を示したフローチャート。 保守管理支援システムにおける入力画面の一例を示す説明図。 本発明の実施例１による保守管理支援システムの計算手順を示したフローチャート。 汚れ付着量の診断結果を示す説明図。 熱源機の効率および能力の診断結果を示す説明図。 ＬＣＣ評価方法を閉めず説明図。 実施例１による保守管理支援システムの別の計算手順を示したフローチャート。 複数の保守計画に対するコスト評価結果を示す説明図。 複数の保守計画に対する故障確率の評価方法を示す説明図。 複数の保守計画に対する温度維持確率の評価方法を示す説明図。 保守管理支援システムにおける結果の表示方法の一例を示す説明図。 結果の表示方法に関する別の例を示す説明図。 結果の表示方法に関する更に別の例を示す説明図。 結果の表示項目の変更処理を示すフローチャート。 表示項目変更のための入力画面の一例を示す説明図。 表示項目を変更した場合の結果の表示画面を示す説明図。 保守計画の修正処理に関する一例を示すフローチャート。 保守計画修正のための選択画面の一例を示す説明図。 保守計画修正のための入力画面の一例を示す説明図。 本発明の実施例２による保守管理支援システムの概略構成図。 保守計画送信処理の手順を示すフローチャート。 保守計画送信処理において表示される確認画面の説明図。 保守計画送信処理において表示される送信完了画面の説明図。 保守計画送信処理において表示される再送信確認画面の説明図。 保守計画送信処理後に送信が未完了の場合に表示される保守計画結果画面の説明図。

符号の説明

１…信号入力部、２…計算部、３…出力部、４…入力部、５…保守作業データベース、６…故障統計データベース、７…記憶手段、１０…保守管理支援システム、１１…作業コストデータ、１２…作業効果データ、１３…故障率データ、１５…計測手段、２０…端末、５０…空調システム、５１…保守サービス会社、５２…情報通信ネットワーク。

Claims (14)

1. プラントを構成する機器の劣化状態を検査し、保守計画の策定を行う保守管理支援装置であって、
   複数の評価項目に対する一致度を含む計算条件を受け付ける入力部と、
   前記プラント内の状態信号を計測し入力する信号入力部と、
   前記状態信号に基づいて機器の劣化状態を推定し、該劣化状態と前記計算条件により、保守作業の内容および実施時期を含む対策案について前記複数の評価項目に対する評価を行い、評価結果が前記一致度の範囲外である場合は前記対策案を修正して再計算する計算部と、
   前記対策案についての計算結果を表示する出力部と、を備え、
   前記出力部に、前記対策案及び修正した対策案の各々に対し前記複数の評価項目の評価結果を表示することを特徴とする保守管理支援装置。
2. 請求項１において、前記対策案は、最初は保守計画を仮定したもので行い、前記一致度の範囲外である場合に修正される複数の対策案を含むことを特徴とする保守管理支援装置。
3. 請求項１において、前記対策案は、予め設定される複数の対策案からなることを特徴とする保守管理支援装置。
4. 請求項１において、前記複数の評価項目は前記対策案を実施した場合の累積コスト（ＬＣＣ）と、故障停止確率と、性能を表す指標であり、前記出力部は累積コストと故障停止確率と性能を表す指標をグラフ形式で表示し、且つ、前記複数の対策案の一つを推奨案として表示することを特徴とする保守管理支援装置。
5. プラントを構成する機器の劣化状態を検査し、保守計画の策定を行う保守管理支援装置の表示方法であって、
   複数の評価項目に対する一致度を含む計算条件を受け付け、
   前記プラント内の状態信号を計測し、
   前記状態信号に基づいて機器の劣化状態を推定し、該劣化状態と前記計算条件により、保守作業の内容および実施時期を含む対策案について複数の評価項目に対する評価を行い、評価結果が前記一致度の範囲外である場合は前記対策案を修正して再計算し、
   前記対策案及び修正した対策案の各々に対し前記複数の評価項目の評価結果を表示することを特徴とする保守管理支援装置の表示方法。
6. 請求項５において、前記複数の評価項目は前記対策案を実施した場合の累積コスト（ＬＣＣ）と、故障停止確率と、前記プラントを構成する機器の性能を表す指標であり、
   前記累積コストは、前記プラントを構成する機器の運転時間および出力に対して増加する傾向を示す運転コストと、保守作業の実施回数に対して増加する保守コストとの和で算出、
   前記故障停止確率は、前記保守コストに対して減少する故障停止の可能性を算出、
   前記機器の性能を表す指標は、前記保守コストに対して増加する対象機器の能力に関する指標を算出、することを特徴とする保守管理支援装置の表示方法。
7. 請求項６において、前記累積コスト、故障停止確率及び性能を表す指標の評価結果を同一グラフ上に表示することを特徴とする保守管理支援装置の表示方法。
8. 請求項６において、予め前記累積コスト、故障停止確率及び性能を表す指標に対する評価結果の優先度及び／又は重みを受け付け、前記優先度及び／又は重みに基づいて、前記対策案について前記複数の評価項目に対する評価を行い、最も一致度の高いものを推奨案として表示することを特徴とする保守管理支援装置の表示方法。
9. 請求項８において、前記再計算された対策案に対し、前記累積コスト、故障停止確率及び性能を表す指標に対する評価結果の優先度及び／又は重みの修正案を受け付け、該修正案に基づいて再計算した結果を表示することを特徴とする保守管理支援装置の表示方法。
10. 請求項６において、前記対策案に含まれる保守内容及び／又は実施時期の修正案を受け付け、該修正案に基づいて前記複数の評価項目に対する再評価を行い、評価結果を再表示することを特徴とする保守管理支援装置の表示方法。
11. プラント側に設けられる保守管理装置と保守管理会社側に設けられる端末装置をネットワークで結ぶ保守管理支援システムにおいて、
    前記保守管理装置に請求項１に記載の保守管理支援装置を設けて、保守作業の内容および実施時期を含む対策案について複数の評価項目に対する評価を行い、評価結果が一致度の範囲外である場合は前記対策案を修正して再計算し、前記対策案及び修正した対策案の各々に対し前記複数の評価項目の評価結果を表示するとともに、最適な１つを推奨案として表示し、
    前記評価結果および推奨案に対するユーザからの認証を受け付けた後に、前記推奨案を前記端末装置に送信することを特徴とする保守管理支援システム。
12. 空調システムを構成する機器の劣化状態を検査し、保守計画の策定を行う保守管理装置であって、
    請求項１記載の保守管理支援装置を適用したことを特徴とする空調システムの保守管理装置。
13. 空調システムを構成する機器の劣化状態を検査し、保守計画の策定を行う保守管理装置の表示方法であって、
    請求項５記載の保守管理支援装置の表示方法を適用したことを特徴とする空調システム保守管理装置の表示方法。
14. 空調システムを構成する機器の劣化状態を検査し、保守計画の策定を行う保守管理支援システムであって、
    請求項１１記載の保守管理支援システムを適用したことを特徴とする空調システムの保守管理支援システム。

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