JP2012233336A - 稼働機械及び保守点検情報生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】稼働機械に係る部品寿命の推定精度が高い稼働機械及び保守点検情報生成装置を提供すること。
【解決手段】複数の部品で構成される油圧ショベル１において、複数の部品に含まれ寿命推定対象である対象部品の稼働履歴、当該稼働履歴に基づいて当該対象部品の利用形態を複数に分類するために用いられる判別閾値、及び当該利用形態ごとの対象部品の推定寿命を示す利用形態別推定寿命が記憶された記憶装置２０と、対象部品の稼働履歴及び判別閾値に基づいて利用形態ごとの対象部品の稼働時間をそれぞれ算出する処理、並びに、当該処理で算出した利用形態ごとの対象部品の稼働時間及び利用形態別推定寿命に基づいて対象部品の寿命を推定する処理を実行する演算制御装置１０とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、稼働機械と、稼働機械の稼働状態に基づいて当該機械の保守に関する情報を提供する保守点検情報生成装置に関する。

建設機械をはじめとする産業用の稼働機械は、故障などによって停止した場合に影響が大きいため、保守によって機器を最適な状態にする予防保全の措置が取られることが多い。保守は、主として稼働時間を基準にした定期保守が一般的であり、設計基準で定められた各部品の点検や整備・交換が機械の稼働時間に応じて行われる。

予防保全を実施すれば、良好な状態が維持されるため機械は故障しないはずであるが、実際には故障停止が避けられない。例えば、設計基準で想定した以上の負荷で機械を使用すれば、想定よりも早く部品が消耗して故障停止に至ることがある。すなわち、部品が故障する要因は、想定された設計基準と実使用環境の動作条件とが一致しないことによる。

これに対して、機械の部品ごとの保守交換時間を集計して統計処理によって実際の部品寿命を求めて活用する発明（特許文献１）や、稼働時間と場所に応じて部品寿命を推定する発明（特許文献２）がなされている。また、機械の機種と部品の故障モードに対するセンサの基準値とセンサ値の変化率から使用限界を推定する発明が開示されている（特許文献３）。

国際公開第０１／０７３２１５号パンフレット 特開２００５−１７３９７９号公報 特開２００２−３５２０２４号公報

しかし、上記の各発明では、利用状態が異なる稼働機械、すなわち故障確率の異なる対象を母集団とした統計処理がなされている。そのため、稼働機械の利用形態に応じて部品寿命の推定精度にばらつきが生じる可能性や、寿命予測の基準作成が煩雑なために実際には利用しづらいといった課題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、稼働機械に係る部品寿命の推定精度が高い稼働機械及び保守点検情報生成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、複数の部品で構成される稼働機械であって、前記複数の部品に含まれ寿命推定対象である対象部品の稼働履歴、当該稼働履歴に基づいて当該対象部品の利用形態を複数に分類するために用いられる判別閾値、及び当該利用形態ごとの前記対象部品の推定寿命を示す利用形態別推定寿命が記憶された記憶装置と、前記対象部品の稼働履歴及び判別閾値に基づいて前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間をそれぞれ算出する処理、並びに、当該処理で算出した前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間及び前記利用形態別推定寿命に基づいて前記対象部品の寿命を推定する処理を実行する演算制御装置とを備えるものとする。

本発明によれば、各稼働機械の利用形態に応じて部品寿命が推定されるので、稼働機械に係る部品の寿命推定精度を向上することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る稼働機械の構成図。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置及びその周辺のハードウェア構成の概略図。 図２に示したハードウェア構成の詳細図。 本発明の第１の実施の形態に係る記憶装置に記憶されているデータ項目の例を示す図。 油圧ショベル１におけるエンジン回転数及びポンプ圧力（油圧ポンプの吐出圧）の稼働履歴をグラフ形式に示した図。 エンジン及び油圧ポンプの稼働履歴を判別閾値Ｒ１，Ｒ２，Ｐ１に基づいて複数の利用形態に分類したときの分類表を示す図。 エンジン及び油圧ポンプに係る利用形態別推定寿命を分類番号ごとに示した図。 油圧ショベル１におけるエンジン及び油圧ポンプの稼働履歴の一例を示す図。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置２によって実行される処理のフローチャートの一例。 表示装置３への対象部品の寿命の表示例。 表示装置３への対象部品の寿命の他の表示例。 表示装置３への対象部品の寿命のさらに他の表示例。 本発明の第２の実施の形態に係る保守点検システムの構成図。 保守点検情報生成装置１００及びその周辺のハードウェア構成の詳細図。 本発明の第２の実施の形態における交換履歴記憶部２４に記憶されたデータの一例を示す図。 本発明の第２の実施の形態における交換済部品稼働時間算出部１３によって算出される利用形態ごとの対象交換済部品の稼働時間のデータ例を示す図。 本発明の第２の実施の形態に係る保守点検情報生成装置１００において実行される利用形態別推定寿命算出処理のフローチャートの一例。 本発明の第２の実施の形態に係る利用形態別推定寿命算出部１４が利用形態ごとの平均稼働時間を算出する際に実行する処理のフローチャートの一例。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る稼働機械の構成図であり、図２は本発明の第１の実施の形態に係る制御装置及びその周辺のハードウェア構成の概略図であり、図３は図２に示したハードウェア構成の詳細図である。ここでは、図１に示すように、稼働機械として建設機械である油圧ショベルを利用した実施の形態について説明する。

図１に示す油圧ショベル（稼働機械）１は、複数の部品で構成されており、下部走行体７と、下部走行体７の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体５と、上部旋回体５に揺動可能に取り付けられた多関節型の作業装置６と、油圧ショベル１を構成する各部品の稼働履歴を検出する複数のセンサから成るセンサ群４と、センサ群４における各センサから出力される稼働履歴に基づいて油圧ショベル１の各部品に係る保守点検情報（例えば各部品の寿命）を生成する制御装置２と、制御装置２が生成した保守点検情報を表示する表示装置３を備えている。

センサ群４におけるセンサとしては、例えば、油圧ショベル１のエンジン（図示せず）の回転数を検出するエンジン回転数センサ４１（図２参照）と、当該エンジンによって駆動される油圧ポンプであって、油圧ショベル１の油圧アクチュエータ（例えば、作業装置６を駆動するための油圧シリンダ）に作動油を供給するもの（図示せず）の吐出圧を検出する圧力センサ４２（図２参照）がある。

図２に示すように、制御装置２は、ハードディスク、ＲＡＭ及びＲＯＭ等で構成される記憶装置２０と、記憶装置２０に記憶されたプログラムに従って稼働機械の保守点検情報を生成するための各種処理を実行する演算制御装置（例えばＣＰＵ）１０を備えている。センサ群４における各センサから出力される各部品の稼働履歴は、制御装置２に出力されており、記憶装置２０に記憶される。

図３に示すように、記憶装置２０は、構成情報記憶部２１と、稼働履歴記憶部２２と、センサ関連情報記憶部２３と、交換履歴記憶部２４と、利用形態別推定寿命記憶部２５を備えている。図４は記憶装置２０に記憶されているデータ項目の例を示す図である。

構成情報記憶部２１には、図４における構成情報２１０が記憶されている。構成情報２１０は、各油圧ショベル１（稼働機械）の識別情報と各油圧ショベル１がどのような部品から構成されているかを表すもので、各油圧ショベル１の識別番号（機械番号）と、各油圧ショベル１に含まれる部品の識別番号（部品番号）と、各油圧ショベル１に含まれる部品の種類（部品種別）を含んでいる。例えば、油圧ショベル１は、アーム、ブーム、旋回輪、クローラ及び熱交換器などの構造物と、エンジン、油圧ポンプ、バケット及び油圧シリンダなど基幹部品と、オイル及びフィルタなどの消耗部品などから構成されており、各部品には識別番号（部品番号）が付けられて管理されている。各稼働機械の性能維持のためには保守作業を行う必要があり、保守作業では消耗・故障した部品を新しい部品と交換する。

稼働履歴記憶部２２には、各油圧ショベル１を構成する各部品の稼働履歴情報２２０が記憶されている。稼働履歴情報２２０には、図４に示すように、機械番号と、センサ項目と、センサデータ（センサ検出値）と、センサデータの記録日時が含まれている。本実施の形態では、油圧ショベル１のセンサ項目として、外気温度、外気圧、エンジン回転数、作動油温度、冷却水温度、ポンプ圧力、操作圧力などを含んでいる。センサデータは、センサ群４の各センサによって検出される各部品のセンシングデータである。センサデータは、計測単位時間ごとに取得できるデータであり、センサ項目毎のセンサデータを時系列順に多数集めたものが稼働履歴に相当する。

図５は、油圧ショベル１におけるエンジン回転数及びポンプ圧力（油圧ポンプの吐出圧）の稼働履歴をグラフ形式に示した図である。この図に示す稼働履歴は、エンジン回転数センサ４１と圧力センサ４２によって検出されたセンサデータに基づいて記憶されたものである。この図において、エンジン回転数履歴４０１は、エンジン回転数センサ４１によって検出されたエンジン回転数の変化を示したもので、この図の例では時刻Ｔ１及びＴ２で値が変化している。ポンプ圧力履歴４０２は、圧力センサ４２によって検出されたポンプ圧力の変化を示したもので、この図の例ではエンジン回転数と同様に時刻Ｔ１及びＴ２で値が変化している。

センサ関連情報記憶部２３には、図４における部品センサ関連情報２３０が記憶されている。部品センサ関連情報２３０は、部品の消耗・故障と関連しているセンサ項目等に係る情報であり、部品種別と、センサ項目と、判別閾値を含んでいる。判別閾値は、部品の稼働履歴に基づいて当該部品の利用形態を複数に分類するために用いられるセンサデータの境界値であり、部品種別毎及びセンサ項目毎に設定されている値である。すなわち、判別閾値は、部品への負荷の掛かり方（すなわち消耗度合い）を弁別するためのセンサデータの境界条件を示している。本実施の形態では、判別閾値を利用してセンサデータの大小によって各部品の利用形態を複数に分類し、各利用形態で各部品を稼働させた時間の多少に基づいて各部品の消耗・劣化度合いを測っている。

例えば、図５に示したエンジン回転数の判別閾値はＲ１とＲ２（Ｒ１＞Ｒ２）であり、ポンプ圧力の判別閾値はＰ１である。これにより、エンジンの利用形態は、エンジン回転数の稼働履歴及び判別閾値Ｒ１，Ｒ２に基づいて複数に分類される。具体的には、時刻Ｔ１及びＴ２を境界にして３つの区間Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃに分類することができる。すなわち、時刻Ｔ１からＴ２までの区間Ｓａはエンジン回転数がＲ１以上の区間であり、時刻Ｔ２以降の区間ＳｂはＲ２以上Ｒ１未満の区間であり、時刻Ｔ１までの区間Ｓｃはエンジン回転数がＲ２未満の区間となる。また、油圧ポンプの利用形態は、ポンプ圧力の稼働履歴及び判別閾値Ｐ１に基づいて、時刻Ｔ１及びＴ２を境にして３つの区間Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃに分類することができる。すなわち、区間Ｓａはポンプ回転数がＰ１以上の区間であり、区間Ｓｂ，Ｓｃはポンプ回転数がＰ１未満の区間となる。

図６はエンジン及び油圧ポンプの稼働履歴を判別閾値Ｒ１，Ｒ２，Ｐ１に基づいて複数の利用形態に分類したときの分類表を示す図である。本実施の形態に係る油圧ショベルのエンジン及び油圧ポンプの利用形態は、図５の稼働履歴及び上記判別閾値によって、図６に示すように３つの利用形態に分類される。ここでは各利用形態を区別するために分類番号を利用しており、分類された各利用形態には、各利用形態を識別する情報として分類番号が付与される。図６の例では、分類番号として１，２，３が付与されている。ここでは、付与された分類番号が小さい利用形態ほど、部品への負荷の掛かり方が大きくなっている（すなわち、分類番号１の負荷が最大）。なお、この図の分類表５０１のうち、分類番号が割り当てられていない状態が存在するのは、該当する稼働データが存在しないためである。また、この図の例では、２つの部品の稼働履歴（エンジン回転数及びポンプ圧力の稼働履歴）を関連付けて利用形態を分類しているが、必要に応じて１つの部品の稼働履歴に基づいて利用形態を分類しても良いし、３つ以上の稼働履歴を関連付けて利用形態を分類しても良い。

交換履歴記憶部２４には、各油圧ショベル１の部品交換の実績を記録した部品交換履歴情報２４０が記憶されている。部品交換履歴情報２４０は、図４に示すように、各油圧ショベル１において過去に稼働していた部品（交換済部品）の交換日時（交換日時）と、当該部品が稼働していた機械番号と、当該部品の部品番号と、当該部品の部品種別と、当該部品の稼働時間を示す部品稼働時間を含んでいる。ここで、部品稼働時間とは、当該部品の稼働を開始した時から交換するまでに実際に稼働していた時間の実績値（すなわち、当該部品の寿命）のことを示す。

利用形態別推定寿命記憶部２５には、油圧ショベル１で稼働している各部品の推定寿命を算出する際に利用する推定寿命情報２５０が記憶されている。推定寿命情報２５０は、図４に示すように、部品種別と、分類番号と、利用形態別推定寿命を含んでいる。ここで、利用形態別推定寿命とは、各利用形態のみで当該部品を使用した際の当該部品の推定稼働時間（推定寿命）を示しており、本実施の形態では各部品の種別及び利用形態（分類番号）に関連付けて決定されている。

図７はエンジン及び油圧ポンプに係る利用形態別推定寿命を分類番号ごとに示した図である。この図に示すように、例えば、分類番号１に係る利用形態でエンジンを使用し続けるとすると、エンジンの寿命はＬＥａであることが分かる。

演算制御装置１０は、図３に示したように、主に、寿命推定対象である部品（対象部品）の稼働時間算出部（対象部品稼働時間算出部）１１と、対象部品の寿命推定部（対象部品寿命算出部）１２として機能する。

稼働時間算出部１１は、稼働履歴記憶部２２に記憶された対象部品の稼働履歴と、センサ関連情報記憶部２３に記憶された当該対象部品に係る判別閾値とに基づいて、利用形態ごとの当該対象部品の稼働時間をそれぞれ算出する処理を実行する部分である。

図８は油圧ショベル１におけるエンジン及び油圧ポンプの稼働履歴の一例を示す図である。この図の例では、まず、対象部品の１日ごと（稼働日ごと）の稼働履歴を判別閾値を用いて分類することで、利用形態（分類番号）ごとの稼働時間を１日ごとに算出している。そして、最終的に、当該１日ごとの稼働時間を積算することで、利用形態ごとの対象部品の稼働時間を算出している。例えば、図８では、対象部品の利用を開始した第１日目（ｄ０１）では、分類番号１で稼働した時間はＳａ＿ｄ０１で、分類番号２で稼働した時間はＳｂ＿ｄ０１で、分類番号３で稼働した時間はＳｃ＿ｄ０１となっている。そして、第１日目（ｄ０１）から現在（第Ｎ日目（ｄＮ））までの稼働時間については、分類番号１に係る利用形態で稼働した時間がＴａで、分類番号２に係る利用形態で稼働した時間がＴｂで、分類番号３に係る利用形態で稼働した時間がＴｃとなっている。なお、図８の例では、稼働時間の算出速度を向上させる観点から、所定の期間（１日）ごとに稼働時間を算出し、後でそれらを積算することで実際の利用形態ごとの稼働時間を算出したが、この他の算出方法を利用しても良い。例えば、第１日目から第Ｎ日目までの稼働履歴を一時に分類することで、利用形態ごとの稼働時間を算出しても良い。

寿命推定部１２は、稼働時間算出部１１で算出された利用形態ごとの対象部品の稼働時間と、利用形態別推定寿命記憶部２５に記憶された利用形態別推定寿命とに基づいて、当該対象部品の寿命を推定する処理を実行する部分である。本実施の形態では、まず、対象部品の消費寿命を算出し、その消費寿命から当該対象部品の残存寿命を算出する。具体的には、まず、稼働時間算出部１１で算出された各利用形態（分類番号）の稼働時間（例えば、図８におけるＴａ，Ｔｂ，Ｔｃ）を、各利用形態に対応する利用形態別推定寿命（例えば、図７におけるＬＥａ，ＬＥｂ，ＬＥｃ）で除することで利用形態別の消費寿命割合をそれぞれ算出し、さらに、その算出した消費寿命割合を積算することで対象部品の消費寿命割合（例えば、ＣＥ（後述））を算出している。そして、算出した消費寿命割合を当該対象部品の平均寿命から減じることで当該対象部品の残存寿命を算出している。算出された消費寿命及び残存寿命は表示装置３に出力される。

次に、上記のように構成される油圧ショベル１において実行される保守点検情報生成処理について説明する。ここでは、エンジンと油圧ポンプを寿命推定の対象部品とする場合について説明する。

図９は本発明の第１の実施の形態に係る制御装置２によって実行される処理のフローチャートの一例である。この図に示すように、まず、稼働時間算出部１１は、エンジン回転数センサ４１及び圧力センサ４２を介して対象部品であるエンジンと油圧ポンプの稼働履歴を入力すると、当該入力した稼働履歴を判別閾値Ｒ１，Ｒ２，Ｐ１を利用して、エンジンと油圧ポンプの利用形態を図６の分類表のように３つに分類する（Ｓ６０１）。

そして、稼働時間算出部１１は、分類した利用形態ごとのエンジンと油圧ポンプの稼働時間をそれぞれ算出する。これにより、対象部品（エンジン及び油圧ポンプ）の稼働を開始した第１日目（ｄ０１）から現在（第Ｎ日目（ｄＮ））までの各利用形態についての稼働時間が算出される（Ｓ６０２）。ここでは、図８に示すように、分類番号１に係る利用形態の稼働時間はＴａとなり、分類番号２に係る利用形態の稼働時間はＴｂとなり、分類番号３に係る利用形態の稼働時間はＴｃとなる。稼働時間算出部１１は、算出した各利用形態についての稼働時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを寿命推定部１２に出力する。

寿命推定部１２は、Ｓ６０２で算出した利用形態ごとの稼働時間（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）と、図７の表のように部品種類ごと及び利用形態（分類番号）ごとに設定された利用形態別推定寿命（ＬＥａ，ＬＥｂ，ＬＥｃ，ＬＰａ，ＬＰｂ，ＬＰｃ）とを用いて、エンジンの消費寿命割合ＣＥと油圧ポンプの消費寿命割合ＣＰを算出する。ここでは、次式（１）及び（２）によって求めている。すなわち、まず、各対象部品についての各稼働時間（Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）を、対応する利用形態別推定寿命（ＬＥａ，ＬＥｂ，ＬＥｃ又はＬＰａ，ＬＰｂ，ＬＰｃ）で除することで各利用形態による消費寿命割合を算出し（Ｓ６０３）、算出した消費寿命割合を積算することで各対象部品の消費寿命割合を算出する。これにより、エンジンの消費寿命割合ＣＥと油圧ポンプの消費寿命割合ＣＰが算出できる（Ｓ６０４）。

寿命推定部１２は、Ｓ６０４で算出した消費寿命割合ＣＥ，ＣＰを利用して、各対象部品の残存寿命割合を算出する。残存寿命割合を算出する方法としては、消費寿命割合ＣＥ，ＣＰを１から減じるものがある。ここでは、寿命推定部１２は、さらに、残存寿命割合に各対象部品の平均寿命を乗じることで各対象部品の残存寿命を算出している（Ｓ６０５）。各対象部品の平均寿命は、例えば、同じ種別の交換済部品の部品稼働時間を平均することで算出できる。そして、寿命推定部１２は、Ｓ６０５で算出した残存寿命を表示装置３に出力し、エンジンと油圧ポンプの残存寿命を表示装置３に表示する（Ｓ６０６）。次に図を用いて対象部品の寿命の表示例を説明する。

図１０は表示装置３への対象部品の寿命の表示例である。この図に示す帯グラフ８００は、対象部品の消費寿命を表示する部分であってハッチングが施された消費寿命表示部８００ａと、対象部品の残存寿命を表示する部分であってハッチングの無い残存寿命表示部８００ｂから成り、その帯の長さが対象部品の寿命を示している。このように対象部品の寿命を視覚的に表示すると、対象部品の寿命を稼働機械のオペレータや管理者等に容易に把握させることができる。なお、表示装置３の画面には、寿命から推定される対象部品の交換時期を表示しても良い。

上記において説明したように、本実施の形態の稼働機械では、対象部品の稼働履歴及び判別閾値から対象部品の利用形態ごとの稼働時間を算出し、当該利用形態ごとの稼働時間と利用形態別推定寿命を利用することで対象部品の残存寿命を算出している。このように残存寿命を算出すると、対象部品の利用形態の実績を考慮した残存寿命を算出できるので、対象部品が各稼働機械で異なる形態で利用されてもその利用形態に即した寿命予測が可能となる。これにより、対象部品の寿命予測の推定精度を向上させることができるので、稼働機械の効率的な保守に寄与することができる。例えば、稼働機械のユーザ側では部品交換に付随するコストが削減でき、稼働機械のメーカ側では部品の在庫管理が容易になる。

ところで、図１０の例のように消費寿命と残存寿命の双方を表示すると、全寿命に対する消費寿命の割合と残存寿命の割合をオペレータや管理者等に容易に把握させることができる。なお、図１０のように残存寿命に併せて消費寿命を表示する場合には、まず、Ｓ６０４で算出した消費寿命割合にＳ６０５で利用した平均寿命を乗じることで消費寿命を算出する処理を実行し、その算出した消費寿命を残存寿命とともに表示する処理を実行すれば良い。

図１１は表示装置３への対象部品の寿命の他の表示例である。この図に示す複数の帯グラフ８０１，８０２，８０３は、油圧ショベル１の稼働開始から所定の時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７において同一の部品について寿命予測をした場合の時刻ｔ５，ｔ６，ｔ７における消費寿命及び残存寿命を示したものである。具体的には、図中上段の帯グラフ８０１は時刻ｔ５における寿命を示しており、中段の帯グラフ８０２は時刻ｔ６における寿命を示しており、下段の帯グラフ８０３は時刻ｔ７における寿命を示している。各帯の長さは時間の長さを表している。また、図１０と同様に、ハッチングが施された部分が消費寿命を表示する消費寿命部であり、ハッチングが無い部分が残存寿命を表示する残存寿命部である。

この図に示した表示例では、対象部品の寿命に加えて、演算制御装置１０（稼働時間算出部１１）で算出される利用形態ごとの当該対象部品の稼働時間（例えば、先の例のＳ６０２で算出された稼働時間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）を表示している。具体的には、図１１における利用形態ごとの対象部品の稼働時間は、消費寿命に関連づけて表示されている。すなわち、消費寿命部に施されたハッチングの濃度が当該稼働時間の利用形態の分類を示しており、消費寿命部において各ハッチングが施された部分の帯の長さが当該稼働時間の長さを示している。また、ハッチングの濃いものほど部品への負荷が大きい利用形態であることを示しており、図１１の例では負荷の異なる３つの利用形態が存在している。すなわち、消費寿命部Ｕ３に係る利用形態が最も部品に対する負荷が大きく、消費寿命部Ｕ１に係る利用形態が最も負荷が小さく、消費寿命部Ｕ２に係る利用形態は両者の中間である。なお、ここでは、説明を簡単にするために、寿命予測を実施したそれぞれの時刻ｔ１〜ｔ７間では、対象部品の利用形態は変化しないものとする。

ここで、時刻ｔ６における帯グラフ８０２の消費寿命部Ｕ６に着目すると、時刻ｔ５〜ｔ６では最も負荷が大きい形態で利用されており、再計算の結果、帯グラフ８０２の長さは帯グラフ８０１よりも短く表示されている。すなわち、時刻ｔ５〜ｔ６の利用形態に起因して部品寿命が短縮したことになる。また、時刻ｔ７における帯グラフ８０２の消費寿命部Ｕ７に着目すると、時刻ｔ６〜ｔ７では最も負荷が軽い形態で利用されており、帯グラフ８０３の長さは帯グラフ８０１及び８０２よりも長く表示されている。すなわち、時刻ｔ６〜ｔ７の利用形態に起因して部品寿命が延長したことになる。

このように図１１の表示例では、部品への負荷の掛かり方（すなわち部品の消耗の程度）に応じて部品寿命を示す帯の長さが変化する表現となっており、さらに、利用形態ごとの対象部品の稼働時間を消費寿命と関連付けて表示する表現となっている。このように部品寿命を表示すると、利用形態と寿命の相関が分かるので、部品負荷が低減するように稼働機械を使用することをオペレータに促すことができる。

なお、図１１の例では、異なる時刻に推定した寿命を同時に表示しているが、これらは個別に表示しても良い。また、表示装置３に複数の部品のうちの１つの部品の寿命を表示する場合には、最も残存寿命が短い部品の寿命を表示することが好ましい。

また、上記の例では、寿命予測を実施したそれぞれの時刻ｔ１〜ｔ７間における対象部品の利用形態は変化しないものとしたが、各時刻ｔ１〜ｔ７間において対象部品の利用形態が変化する場合には、各時刻ｔ１〜ｔ７の間において寿命消費に最も寄与した利用形態のみを表示しても良い。このように寿命消費に最も寄与した利用形態を特定する場合には、例えば、各利用形態での稼働時間を当該利用形態に係る利用形態別推定寿命で除した値の大小を比較する処理を実行すれば良い（すなわち、上記式（１）又は（２）における右辺の各項の大きさを比較し、その中で最も大きい値に係る利用形態を消費寿命とともに表示する処理を実行すれば良い。）。

図１２は表示装置３への対象部品の寿命のさらに他の表示例である。この図に示す複数の帯グラフ８０４，８０５は、油圧ショベル１の稼働開始から所定の時刻ｔ１〜ｔ５において異なる部品について寿命予測をした場合の時刻ｔ５における消費寿命及び残存寿命を表示したものである。図中上段の帯グラフ８０４は部品Ａの寿命を示しており、図中下段の帯グラフ８０５は部品Ｂの寿命を示している。

帯グラフ８０４，８０５で表示される部品Ａ，Ｂの消費寿命及び残存寿命は、それぞれの全寿命（消費寿命及び残存寿命の和）を１とした場合の割合で表示されている点で先の２つの例と異なる。すなわち、Ｕ１からＵ５の各帯の長さは、消費寿命に対する各利用形態ごとの稼働時間の割合を表している。また、帯グラフ８０４，８０５は異なる部品Ａ，Ｂの寿命を表示しているので、例え部品Ａ，Ｂの稼働時間が同じであった場合にも、各部品Ａ，Ｂへの負荷の掛かり方は異なる。そのため、それぞれにおいて消費される寿命割合は同じではない。例えば、帯グラフ８０５で表される部品Ｂに対して、Ｕ１とＵ２で同じ利用形態で寿命消費がなされているが、帯グラフ８０４で表される部品Ａについては、Ｕ１とＵ２では同じ形態で寿命消費がされていない。また、この図の表示例では、部品への負荷の掛かり方の程度が、消費寿命部の帯の長さに現れる。すなわち、部品への負荷が大きいもの程長く表現され、負荷の小さいもの程短く表現される。

このように同一画面上に複数の部品の寿命を同時に表示すると、他の部品との寿命比較が容易になる。これにより、例えば、寿命（交換時期）が近い部品が複数存在する場合には、それらの存在を容易に認識することができるので、当該複数の部品を同時に交換することができ、メンテナンス作業の効率を向上できる。なお、図１２の例では２つの部品の寿命を表示したが、３つ以上の部品の寿命を同時に表示しても良いことは言うまでもない。

次に本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態において利用形態別推定寿命記憶部２５に記憶されていた利用形態別推定寿命を複数の油圧ショベルの部品交換の実績から算出しており、当該算出した利用形態別推定寿命を利用して対象部品の寿命を推定している点に特徴がある。

図１３は本発明の第２の実施の形態に係る保守点検システムの構成図である。この図に示す保守点検システムは、複数台の油圧ショベル（稼働機械）１Ａ、１Ｂ、…と、保守点検情報生成装置１００と、表示装置３を備えている。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して適宜説明を省略する。

この図に示す複数台の油圧ショベルは、それぞれ、図１に示した油圧ショベル１と同じ構成（制御装置２、センサ群４、表示装置３等）に加えて通信装置８を備えている。なお、各油圧ショベルを区別する場合には各部の符号にアルファベット（Ａ，Ｂ等）を付し、特に区別しない場合にはアルファベットを付さないことにする。各油圧ショベル１における制御装置２は、センサ群４から入力される稼働履歴を通信装置８を介して保守点検情報生成装置１００に出力している。

保守点検情報生成装置１００は、複数の油圧ショベル１から入力される各部品の稼働履歴に基づいて各部品に係る保守点検情報（例えば各部品の寿命）を生成するものであり、演算制御装置１０と、記憶装置２０と、通信装置３０を備えている。保守点検情報生成装置１００で生成された保守点検情報は、表示装置３に出力されて表示される。

図１４は保守点検情報生成装置１００及びその周辺のハードウェア構成の詳細図である。この図に示すように、保守点検情報生成装置１００における記憶装置２０は、図３に示したものと同様に、構成情報記憶部２１と、稼働履歴記憶部２２と、センサ関連情報記憶部２３と、交換履歴記憶部２４と、利用形態別推定寿命記憶部２５を備えている。稼働履歴記憶部２２には、複数の油圧ショベル１Ａ、１Ｂ…の部品（現在稼働している部品及び過去に稼働していた部品）の稼働履歴が記憶されている。各油圧ショベル１におけるセンサ群４によって検出された稼働履歴は、それぞれ、通信装置３０を介して保守点検情報生成装置１００に入力され、稼働履歴記憶部２２に記憶される。

図１５は本発明の第２の実施の形態における交換履歴記憶部２４に記憶されたデータの一例を示す図である。この図に示すように交換履歴記憶部２４には、各油圧ショベル１において過去に稼働していた交換済部品の交換日時と、当該交換済部品が稼働していた機械番号と、当該交換済部品の部品番号と、当該交換済部品の部品種別と、当該交換済部品の部品稼働時間が記憶されている。

図１４に戻り、保守点検情報生成装置１００の演算制御装置１０は、先に説明した対象部品稼働時間算出部（第１稼働時間算出部）１１及び対象部品寿命算出部１２に加えて、交換済部品稼働時間算出部（第２稼働時間算出部）１３と、利用形態別推定寿命算出部１４として機能する。

交換済部品稼働時間算出部（第２稼働時間算出部）１３は、稼働履歴記憶部２２に記憶された稼働履歴のうち、対象部品（寿命推定対象の部品）と同種の交換済部品（以下、「対象交換済部品」と称することがある）の稼働履歴と、センサ関連情報記憶部２３に記憶された判別閾値のうち対象部品と同じ判別閾値とに基づいて、利用形態ごとの対象交換済部品の稼働時間を算出する処理を実行する部分である。ここで算出された利用形態ごとの対象交換済部品の稼働時間は、利用形態別推定寿命算出部１４に出力される。なお、交換済部品稼働時間算出部１２は、対象部品と同種の交換済部品の特定に際して構成情報記憶部２１に記憶された情報を適宜利用することがあり、対象交換済部品の稼働履歴を特定するに際して交換履歴記憶部２４に記憶された情報を適宜利用することがある。

図１６は本発明の第２の実施の形態における交換済部品稼働時間算出部１３によって算出される利用形態ごとの対象交換済部品の稼働時間のデータ例を示す図である。この図に示す例では、第１の実施の形態と同様にエンジンと油圧ポンプを対象部品としており、交換済のエンジン及び油圧ポンプの稼働履歴を第１の実施の形態と同じ判別閾値Ｒ１，Ｒ２，Ｐ１で分類することで、３つの利用形態（分類番号１，２，３）についての対象交換済部品の稼働時間が算出されている。各対象交換済部品についての、利用形態ごとの稼働時間を積算すると、当該部品の部品稼働時間と等しくなる。すなわち、例えば、図１６における部品番号ｅ１のエンジンの利用形態ごとの稼働時間はそれぞれＴａｅ１、Ｔｂｅ２、Ｔｃｅ１であり、これらを積算したものは当該エンジンの部品稼働時間ＬＥ１（図１５参照）に等しい。また、この図が示すとおり、部品種別が「エンジン」である部品は全部でｎ個記憶されており、部品種別が「ポンプ」である部品は全部でｍ個記憶されている。

利用形態別推定寿命算出部１４は、交換済部品稼働時間算出部１３で算出された利用形態ごとの対象交換済部品の稼働時間を、利用形態ごとに平均化することで利用形態別推定寿命を算出する処理を実行する部分である。ここで算出された利用形態別推定寿命は、利用形態別推定寿命記憶部２５に記憶される。なお、利用形態別推定寿命算出部１４は、利用形態別推定寿命を算出する際に、交換履歴記憶部２４等に記憶された情報（例えば、対象交換済部品の部品稼働時間）を適宜利用することがある。

次に本実施の形態における保守点検情報生成装置１００で実行される利用形態別推定寿命算出処理の一例を図を用いて説明する。ここでは、先の実施の形態と同様にエンジンと油圧ポンプを寿命推定の対象部品とする場合について説明する。

図１７は本発明の第２の実施の形態に係る保守点検情報生成装置１００において実行される利用形態別推定寿命算出処理のフローチャートの一例である。この図に示すように、まず、交換済部品稼働時間算出部１３は、対象部品と同種の交換済部品（エンジン及び油圧ポンプ）の稼働履歴を稼働履歴記憶部２２から複数読み込み、各稼働履歴を判別閾値Ｒ１，Ｒ２，Ｐ１を利用して３つの利用形態に分類する（Ｓ７１０）。そして、交換済部品稼働時間算出部１３は、Ｓ７１０で分類した稼働履歴に基づいて各利用形態ごとの稼働時間を各対象交換済部品ごとに積算し、各対象交換済部品の利用形態ごとの稼働時間として算出する（Ｓ７２０）。図１６に示したものがその例である。

次に、利用形態別推定寿命算出部１４は、Ｓ７２０で算出された各対象交換済部品についての利用形態ごとの稼働時間と、交換履歴記憶部２４に記憶された各対象交換済部品の部品稼働時間とに基づいて、利用形態ごとの平均稼働時間を算出する（Ｓ７３０）。本実施の形態では、Ｓ７３０は具体的には下記のＳ７３１からＳ７３４までの処理が実行されている。

図１８は本発明の第２の実施の形態に係る利用形態別推定寿命算出部１４が利用形態ごとの平均稼働時間を算出する際に実行する処理のフローチャートの一例である。

この図に示すように、まず、利用形態別推定寿命算出部１４は、各対象交換済部品について、部品稼働時間に対する利用形態ごとの稼働時間の割合（「利用形態別稼働時間割合」と称することがある）を算出する。すなわち、次の式（３）及び（４）を用いて、部品稼働時間（ＬＥｉ）と利用形態ごとの稼働時間（Ｔａｅｉ，Ｔｂｅｉ，Ｔｃｅｉ，Ｔａｐｊ，Ｔｂｐｊ，Ｔｃｐｊ）に基づいて、利用形態別稼働時間割合（Ｒａｅｉ，Ｒｂｅｉ，Ｒｃｅｉ，Ｒａｐｊ，Ｒｂｐｊ，Ｒｃｐｊ）を算出する（Ｓ７３１）。つまり、利用形態別稼働時間割合は、各利用形態ごとの稼働時間を部品稼働時間で除した値である。なお、ここで、利用形態ごとの稼働時間はＳ７２０で算出される値であり、部品稼働時間は交換履歴記憶部２４から読み出すことができる値である。また、式（３）は部品種別「エンジン」に対応する利用形態別稼働時間割合であり、式（４）は部品種別「ポンプ」に対応する利用形態別稼働時間割合である。

次に、利用形態別推定寿命算出部１４は、Ｓ７３１で算出した利用形態別稼働時間割合について、利用形態別稼働時間割合と部品稼働時間とを組にしたサンプル集合を利用形態ごとに構成し、その利用形態ごとのサンプル集合に基づいて２次多項式による近似式を利用形態ごとに導出する（Ｓ７３２）。

Ｓ７３２で求めた近似式は、利用形態別稼働時間割合と部品稼働時間の関係を示す式であり、この近似式において利用形態別稼働時間割合を１とした場合の部品稼働時間を算出し、これを利用形態ごとの推定部品稼働時間とする（Ｓ７３３）。そして、Ｓ７３３で算出した利用形態ごとの推定部品稼働時間を、利用形態ごとの平均稼働時間として出力する（Ｓ７３４）。

Ｓ７３０で利用形態ごとの平均稼働時間（利用形態ごとの推定部品稼働時間）を算出したら、それを対象部品の利用形態別推定寿命として利用形態別推定寿命記憶部２５に出力して記憶する（Ｓ７４０）。これにより対象部品（エンジン及び油圧ポンプ）の利用形態別推定寿命が得られるので、対象部品稼働時間算出部１１及び対象部品寿命推定部１２において第１の実施の形態で説明した処理と同じ処理を実行することで、対象部品の寿命を算出することができる。さらに、保守点検情報生成装置１００で算出された対象部品の寿命に基づいて、当該対象部品の寿命を表示装置３に表示すれば、第１の実施の形態で説明したものと同様の効果を発揮することができる。

このように、上記のように構成した本実施の形態によれば、複数の稼働機械で実際に使用された部品の寿命の実績値を利用することで各部品の利用形態別推定寿命を補正することができるので、各部品の寿命推定精度をさらに向上させることができる。

なお、上記第２の実施の形態では、保守点検情報生成装置１００に接続された表示装置３を介して対象部品の寿命を表示したが、保守点検情報生成装置１００で算出した対象部品の寿命を無線通信等の通信手段を介して他の表示装置（例えば、油圧ショベル１に設置された表示装置）に送信し、当該他の表示装置上に当該対象部品の寿命を表示するように構成してもよい。

さらに、第２の実施の形態では、保守点検情報生成装置１００で対象部品の寿命算出までの一連の処理を実行したが、保守点検情報生成装置１００では利用形態ごとの平均稼働時間（利用形態別推定寿命）を算出するに留め、当該算出した利用形態別推定寿命を油圧ショベル１（稼働機械）に無線通信等の通信手段を介して送信し、以降の寿命算出までの処理は当該油圧ショベル１において実行するように構成してもよい。すなわち、この場合は、第１の実施の形態で説明した油圧ショベル１における利用形態別推定寿命記憶部２５に対して、保守点検情報生成装置１００から送信された利用形態別推定寿命が記憶されることになり、当該油圧ショベル１が当該利用形態別推定寿命に基づいて対象部品の寿命算出することになる。

ところで、上記の各実施の形態では稼働機械の例として油圧ショベルを利用したものについて説明したが、本発明は各種部品によって構成される稼働機械に対して広く応用可能である。

１ 油圧ショベル
２ 制御装置
３ 表示装置
４ センサ群
８ 通信装置
１０ 演算制御装置
１１ 対象部品稼働時間算出部（第１稼働時間算出部）
１２ 対象部品寿命推定部
１３ 交換済部品稼働時間算出部（第２稼働時間算出部）
１４ 利用形態別推定寿命算出部
２０ 記憶装置
２１ 構成情報記憶部
２２ 稼働履歴記憶部
２３ センサ関連情報記憶部
２４ 交換履歴記憶部
２５ 利用形態別推定寿命記憶部
３０ 通信装置
４１ エンジン回転数センサ
４２ 圧力センサ
１００ 保守点検情報生成装置

Claims (9)

1. 複数の部品で構成される稼働機械であって、
   前記複数の部品に含まれ寿命推定対象である対象部品の稼働履歴、当該稼働履歴に基づいて当該対象部品の利用形態を複数に分類するために用いられる判別閾値、及び当該利用形態ごとの前記対象部品の推定寿命を示す利用形態別推定寿命が記憶された記憶装置と、
   前記対象部品の稼働履歴を前記判別閾値で分類することで前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間をそれぞれ算出する処理、並びに、当該処理で算出した前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間及び前記利用形態別推定寿命に基づいて前記対象部品の寿命を推定する処理を実行する演算制御装置とを備えることを特徴とする稼働機械。
2. 複数の部品で構成される稼働機械であって、
   前記複数の部品に含まれ寿命推定対象である対象部品の稼働履歴を検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出値の大小に基づいて前記対象部品の利用形態を複数に分類するために用いられる判別閾値、及び当該利用形態ごとの前記対象部品の推定寿命を示す利用形態別推定寿命が記憶された記憶装置と、
   前記検出手段による検出値を前記判別式位置で分類することで前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間をそれぞれ算出する処理、並びに、当該処理で算出した前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間及び前記利用形態別推定寿命に基づいて前記対象部品の寿命を推定する処理を実行する演算制御装置とを備えることを特徴とする稼働機械。
3. 請求項１又は２に記載の稼働機械において、
   前記利用形態別推定寿命は、前記対象部品と同種の複数の交換済部品についての前記利用形態ごとの稼働時間に基づいて算出されていることを特徴とする稼働機械。
4. 請求項１又は２に記載の稼働機械において、
   前記演算制御装置は、前記対象部品の寿命を推定する処理において、前記利用形態別推定寿命に対しての前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間の割合に基づいて前記対象部品の寿命を推定することを特徴とする稼働機械。
5. 請求項１又は２に記載の稼働機械において、
   前記演算制御装置で推定された前記対象部品の寿命を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする稼働機械。
6. 請求項５に記載の稼働機械において、
   前記表示手段は、前記対象部品の寿命とともに、前記演算制御装置で算出された前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間を表示することを特徴とする稼働機械。
7. 請求項５に記載の稼働機械において、
   前記演算制御装置は、前記寿命を推定する処理として、前記対象部品の消費寿命及び残存寿命を算出する処理を実行し、
   前記表示手段は、前記演算制御装置で算出された消費寿命及び残存寿命を表示することを特徴とする稼働機械。
8. 複数の部品で構成される稼働機械の保守点検情報生成装置において、
   前記複数の部品に含まれ寿命推定対象である対象部品の稼働履歴、当該稼働履歴に基づいて当該対象部品の利用形態を複数に分類するために用いられる判別閾値、及び当該利用形態ごとの前記対象部品の推定寿命を示す利用形態別推定寿命が記憶された記憶装置と、
   前記対象部品の稼働履歴を前記判別閾値で分類することで前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間をそれぞれ算出する処理、並びに、当該処理で算出した前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間及び前記利用形態別推定寿命に基づいて前記対象部品の寿命を推定する処理を実行する演算制御装置とを備えることを特徴とする保守点検情報生成装置。
9. 請求項８に記載の保守点検情報生成装置において、
   前記記憶装置は、前記対象部品と同種の複数の交換済部品の稼働履歴を記憶しており、
   前記演算制御装置は、前記交換済部品の稼働履歴を前記判別閾値で分類することで前記利用形態ごとの前記対象部品の推定寿命を示す利用形態別推定寿命を算出する処理を実行し、当該処理で算出した前記利用形態別推定寿命と前記利用形態ごとの前記対象部品の稼働時間に基づいて前記対象部品の寿命を推定する処理を実行することを特徴とする保守点検情報生成装置。

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