JP2013140624A - 異常診断装置および産業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】センサが発生させる時系列データに基づいて機械または機器の状態診断を行うに当たって、機械側に配置された計算機が十分な処理能力を持たない場合であっても、診断精度を向上できるとともに、通信データ量が減少し通信容量を低減することができる異常診断装置およびその異常診断装置を備えた産業機械を提供する。
【解決手段】機械側診断装置２は、センサが発生させる時系列データを診断して１次診断結果を取得し、かつその一次診断結果に関連する時系列データを抽出して一次診断結果とともにサーバ側診断装置３に出力し、サーバ側診断装置３は、その時系列データを診断して２次診断結果を取得し、２次診断結果を１次診断結果とともに表示する。また、それらの診断結果を比較し、比較結果が異なる場合は機械側診断装置２の診断処理を更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、機械または機器に取り付けて機械または機器の状態を診断する異常診断装置およびその異常診断装置を備えた産業機械に関する。

産業機械には、１日２４時間ほとんど停止することなく３６５日連続稼動することが要求されるものがある。そのような産業機械として、例えば、鉱山等で稼動する大型油圧ショベル等の作業機械やプラントなどがある。このような産業機械（以下、適宜、単に機械という）は、故障などによって停止した場合に影響が大きいため、故障停止することがないように、保守によって機械或いは機械の一部（コンポーネント部分）である各種機器を最適な状態にするなどの措置が取られている。

保守は時間を基準にした定期保守（時間基準保守）が一般的である一方で、近年では機械または機器の状態に応じて保守を実施する状態基準保守が注目されている。定期保守は経過時間あるいは機械または機器の稼働時間などに基づいて点検や保守を行うスケジュールを決定する。一方、状態基準保守はセンサなどの計測データによって得られた情報を計算機によって処理し、予め定められた基準値に達しているかによって機械または機器の状態を把握し、把握した状態に基づいて点検や保守のスケジュールを決定する。保守と関連する機器の異常検知は、機械側に備わった制御コントローラなどによって実施され、制御コントローラは機械または機器の故障またはその直前にアラームを発報する。

状態基準保守は、時間基準保守と比較して点検や保守作業が効率的になる。しかし、計測データに基づく診断処理の性能によって保守作業効率が左右され、特に上述の診断処理のための基準値の設定が難しいとされている。そこで、診断性能を向上するために、より高度な診断判定を行うためのアルゴリズムを活用しようとする動きがある。

また、機器の診断装置を開示するものとして特許文献１〜３がある。特許文献１には、機器の異常状態を検知し、それに応じて転送するデータの圧縮量を変更するという技術が開示されている。特許文献２には、診断装置の基準データを更新する技術が開示されている。特許文献３には、機械側の組込み診断装置に対して、診断に必要な診断モデルを更新する技術が開示されている。

特開２００３−１５７３４号公報 特開２００９−２００２０８号公報 特開２００５−４３１３８号公報

制御コントローラなどの機械側に配置された計算機はＣＰＵやメモリなどのリソースの制約から複雑な診断アルゴリズムを搭載することは難しい。一方で、例えば閾値判定などの簡易的な診断アルゴリズムでは、実際には設計想定時と異なる動作条件で機器が用いられるなどの理由で、誤報が発生する。より正確な診断を行うには複雑なアルゴリズムを実行する必要があるが、これは、管理事務所に配置されたサーバなどのＣＰＵやメモリのリソースに余裕のある計算機でしか行えず、そのためには機械側に配置された制御コントローラからセンサデータをネットワークなどを経由して直接サーバまで送信する必要がある。しかし、機械側の制御コントローラからすべてのセンサデータを直接サーバに送信するには、通信やストレージの容量やコストに課題が生じるため、何らかの対策を講じる必要があった。

特許文献１では、機器の異常状態を検知し、それに応じて転送するデータの圧縮量を変更している。しかし、その技術を用いても、診断の性能の良否によってデータの圧縮量が変わるため、制御コントローラなどの機械側に配置された計算機で実施される精度の良くない診断では、データ量を十分に削減することができない可能性がある。

特許文献２では、診断装置の基準データを更新しているが、基準データの更新の根拠となるものが品質の検査結果であるため、自動化が難しいなどの課題がある。

特許文献３では、機械側の組込み診断装置に対して、診断に必要な診断モデルを更新している。しかし、引用文献３には、診断モデルの修正方法や修正に必要となる診断ミスの情報を得る手法についての開示がなされていない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的は、機械または機器に取り付けられたセンサが発生させる時系列データに基づいて機械または機器の状態診断を行うに当たって、機械側に配置された計算機が十分な処理能力を持たない場合であっても、診断精度を向上させることができるとともに、通信データ量が減少し通信容量を低減することができる異常診断装置およびその異常診断装置を備えた産業機械を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、機械または機器に取り付けられたセンサが発生させる時系列データに基づいて前記機械または機器の状態診断を行う異常診断装置において、前記機械側の計算機に組み込まれた第１診断装置と、前記第１診断装置と通信を行うサーバに組み込まれた第２診断装置とを備え、前記第１診断装置は、前記センサが発生させる時系列データを診断して第１診断結果を取得し、その第１診断結果に応じて、前記第１診断結果に関連する時系列データを抽出して、前記第１診断結果に関連する時系列データを前記第１診断結果とともに出力し、前記第２診断装置は、前記第１診断装置から前記第１診断結果と前記第１診断結果に関連する時系列データを受け取り、この時系列データを診断して第２診断結果を取得し、その第２診断結果を前記第１診断結果とともに出力し、前記第２診断装置は、前記第２診断結果を前記第１診断結果と比較し、その比較結果に基づいて前記第１診断装置の診断情報を更新するものとする。

このように異常診断装置を、機械側の計算機に組み込まれた第１診断装置とサーバ側に組み込まれた第２診断装置とで構成して多重化したことにより、機械側に配置された計算機が十分な処理能力を持たない場合であっても、診断精度を向上させることができる。また、機械側の計算機に組み込まれた第１診断装置は、第１診断結果に関連する時系列データを抽出してサーバ側の第２診断装置に出力するため、通信データ量が減少し通信容量を削減することができる。また、第２診断装置が、第２診断結果と第１診断結果の比較結果に基づいて第１診断装置の診断情報を更新することで、第１診断装置の診断情報が自動で更新されるため、この点でも診断精度を向上することができる。

好ましくは、前記第２診断装置は、前記第２診断結果を前記第１診断結果と比較し、その比較結果を前記第１診断結果及び前記第２診断結果とともに出力する。

また、好ましくは、前記第２診断装置は、前記第１診断結果及び前記第２診断結果を表示部に表示する。その場合、前記第１診断結果及び前記第２診断結果と前記比較結果かつ／または前記診断情報の更新に係わる情報とともに表示部に表示する。

このように第１および第２診断結果に加えて、第２診断結果を第１診断結果と比較した比較結果を出力したり、その比較結果かつ／または診断情報の更新に係わる情報を表示部に表示することにより、人間による診断結果や診断情報の更新状態の確認が可能となる。また、第１診断結果と第２診断結果を比較した結果、両者が一致しない場合は、第１診断結果を参考情報として用いて、異常の原因を推定したり、保守修理の必要性或いは時期等、更には予防保全対策を検討することができ、信頼性の高い保守管理と予防保全を行うことができる。更には、第１診断結果と第２診断結果の時間的遷移を監視し、第１および第２診断装置が用いる診断アルゴリズムが診断に適切であるかどうかを判断することができ、適切でない場合は診断アルゴリズムそのものを改良し、より適切な診断を行えるようにすることで、更なる診断精度の向上を図ることができる。

本発明によれば、機械または機器に取り付けられたセンサが発生させる時系列データに基づいて機器の状態診断を行うに当たって、機械側に配置された計算機が十分な処理能力を持たない場合であっても、診断精度を向上させ、機器の予防保全に寄与することができる。また、通信データ量が減少し通信容量を削減することができる。

本発明の異常診断装置の構成を示す図である。 機器側診断装置とサーバ側診断装置の機能と動作を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の異常診断装置がその診断対象とする機器に取り付けられたセンサから取り込んだ信号を数値化したデータであって、圧力センサ値の時系列データを示す図である。 時系列データ１次診断部が行う診断処理を示すフローチャートである。 時系列データ２次診断部が行う診断処理を示すフローチャートである。 時系列データを各時刻とともに示す図である。 第２の実施の形態の異常診断装置がその診断対象とする機器に取り付けられたセンサから取り込んだ信号を数値化したデータであって、圧力センサ値の時系列データと機器の起動状態を示す信号の時系列データを示す図である。 本発明の異常診断装置が適用される産業機械の一例である大型油圧ショベルの全体構成と異常診断装置を示す図である。 時系列データ２次診断部が出力する１次診断結果（第１診断結果）と２次診断結果（第２診断結果）の表示例を示す図である。 診断結果比較部が出力する１次診断結果と２次診断結果の比較結果の表示例を示す図である。 診断結果比較部が出力する診断設定変更指示情報の表示例を示す図である。 管理者が診断処理の変更を許可する指示を与える場合の表示例であり、判定基準値の変更を許可するための表示例を上側に、診断プログラム全体の書き換えを許可するための表示例を下側に示している。

＜第１の実施の形態＞
本発明に係わる第１の実施の形態について図１〜図５を用いて説明する。

図１は、本発明の異常診断装置の構成を示す図である。異常診断装置１は、機械側の計算機に組み込まれた機械側診断装置２とサーバに組み込まれたサーバ側診断装置３とで構成される。機械側診断装置２は、時系列データ１次診断部１２１とデータ保持部１２２と時系列データ管理部１２３とで構成される。サーバ側診断装置３は、時系列データ２次診断部１３１と診断結果表示部１３２と診断結果比較部１３３と診断設定更新部１３４とで構成される。

図２は、機械側診断装置２とサーバ側診断装置３の機能と動作を示すフローチャートである。

機械側診断装置２には、機器から出力されたセンサ信号などの時系列データが入力され、入力された時系列データは、時系列データ１次診断部１２１とデータ保持部１２２に入力される。時系列データ１次診断部１２１は受け取った時系列データを診断し、機器の状態が正常であるか異常であるかを判定する。判定した結果は、１次診断結果（第１診断結果）としてデータ保持部１２２と時系列データ管理部１２３に出力される（ステップｓ２０１）。データ保持部１２２は、機器から受け取った時系列データと時系列データ１次診断部１２１から受け取った１次診断結果を保持する（ステップｓ２０２）。このとき、データ保持部１２２は、データ保持部１２２が受け取った時系列データおよび１次診断結果のすべてを保持しても良いが、好ましくはそれらのデータの全てを一時的に保持した後、時系列データ管理部１２３の読み出しデータに対応するデータのみを保持する。時系列データ管理部１２３は、時系列データ１次診断部１２１から受け取った１次診断結果が機器の異常を示すものであるときは、データ保持部１２２が保持している１次診断結果に関する時系列データを読み出して、１次診断結果とともにサーバ側診断装置３に出力する（ステップｓ２０３）。

サーバ側診断装置３では、時系列データ２次診断部１３１が機械側診断装置２から受け取った１次診断結果およびそれに関する時系列データを受け取り、受け取った時系列データを診断し、機器の状態が正常であるか異常であるかを判定する（ステップｓ２０４）。判定した結果は、２次診断結果（第２診断結果）として１次診断結果とともに診断結果表示部１３２と診断結果比較部１３３に出力する。診断結果比較部１３３では、受け取った１次診断結果と２次診断結果を比較し（ステップｓ２０５）、比較結果を診断結果表示部１３２に出力する（ステップｓ２０７）。比較結果が１次診断結果と２次診断結果が異なる場合には（ステップｓ２０６）、診断結果比較部１３３は診断設定更新部１３４に診断設定変更指示情報を出力し、診断設定更新部１３４はその診断設定変更指示情報を時系列データ１次診断部１２１に出力する。時系列データ１次診断部１２１はその診断設定変更指示情報を受け取ると、時系列データ１次診断部１２１の設定情報を変更する（ステップｓ２０８）。また、診断結果比較部１３３は診断結果表示部１３２に診断設定変更指示情報を出力する。診断結果表示部１３２は、２次診断結果（第２診断結果）を１次診断結果（第１診断結果）と並べて表示する。また、１次診断結果と２次診断結果の比較結果と診断設定変更指示情報を合わせて表示する。

機械側診断装置２とサーバ側診断装置３の機能と動作を、数値化した時系列データを用いて、図３〜図６により更に詳細に説明する。

図３は、異常診断装置１がその診断対象とする機器（図示なし）に取り付けらたセンサから取り込んだ信号を数値化したデータであって、圧力センサ値の時系列データを示す図である。時間経過に伴って圧力が変化している様子を示している。時刻D１３付近で機器に異常が発生し、その異常によって圧力センサ値が徐々に降下している状況を表している。機械側診断装置２において、時系列データ１次診断部１２１は、圧力センサ値の時系列データを取り込み、診断処理を実施する。診断処理を継続している中で、時刻D１1時点で、時系列データ管理部１２３に機器の異常が通知される。時系列データ管理部１２３は、１次診断結果に関する時系列データとして、時刻D１1を基点として予め設定された時間幅T１分遡った時系列データ、すなわち時刻D１2から時刻D１1までの圧力センサ値の時系列データを、データ保持部１２２から読み出すとともに、時系列データ１次診断部１２１から受け取った診断結果（異常判定結果および異常発生時期）とともに、サーバ側診断装置３に送信する。

時系列データ１次診断部１２１における上述の診断処理は、図４に示すようなフローで実施される。まず、時系列データ１次診断部１２１は圧力センサ値の時系列データを取り込み（ステップｓ６０１）、予め時系列データ１次診断部１２１に保持している基準値情報のうち、取り込んだ時系列データに対応した基準値情報を読み出す（ステップｓ６０２）。この場合、圧力センサ値に対応した基準値PTを読み出す。時系列データ１次診断部１２１は、取り込んだ圧力センサ値の時系列データと基準値PTを比較し、基準値PTを下回っていないかを判定する（ステップｓ６０３）。本実施の形態では基準値以上であることを正常状態として扱うが、センサ信号によって基準値は異なり、またその正常範囲も異なる。取り込んだ圧力センサ値の時系列データが基準値PTを下回っていなければ、機器状態を正常と判定し、ステップｓ６０１に戻って処理を継続する。取り込んだ圧力センサ値の時系列データが基準値PTを下回っていれば、機器状態を異常と判定し、異常判定結果および異常発生時期（ここでは時刻D１1）を１次診断結果として時系列データ管理部１２３に出力する（ステップｓ６０４）。

次に、サーバ側診断装置３は、機械側診断装置２から送信された１次診断結果および時系列データを受け取り、時系列データ２次診断部１３１が受け取った時系列データを用いて診断を行う。時系列データ２次診断部１３１が診断した結果（これを以下２次診断結果と呼ぶ）は、機械側診断装置２から送信された１次診断結果とともに診断結果表示部１３２、および診断結果比較部１３３に出力する。

ここで時系列データ２次診断部１３１が行う診断処理は、図５に示すようなフローで実施される。時系列データ２次診断部１３１は時系列データ管理部１２３から時系列データを受け取り（ステップｓ７０１）、取り込んだ時系列データの平均値μおよび標準偏差σを算出する（ステップｓ７０２）。次に、時系列データが図６のようであったとすると（各時刻t0 〜tNは等間隔であったとすると）、時系列データ２次診断部１３１は各時刻のデータ値v0 〜vNに対して正規化値Ui（i=0〜Ｎ）を、平均値μおよび標準偏差σにより（式１）を用いて計算する（ステップｓ７０３）。

続いて、この各時刻の正規化された時系列データUi（i=0〜Ｎ）が±３を超えるものを異常と判定し（ステップｓ７０４）、これにより異常発生時期を決定する。異常発生時期の判定は、例えば正規化された時系列データが±３を超えるものが連続して出現し、その連続数が規定回数に達した時点を異常発生時期とするなどの方法を用いる。ここでは、上記方法によって異常であるという判定結果を得て、異常発生時期が図３に示すようなD１4として検出されたとする。時系列データ２次診断部１３１は、これら異常判定結果と異常発生時期D１4とを２次診断結果として時系列データ管理部１２３から受け取った１次診断結果とともに、診断結果表示部１３２および診断結果比較部１３３に出力する。

次に、診断結果比較部１３３は、時系列データ２次診断部１３１から受け取った1次診断結果および２次診断結果を比較し、異常判定結果が一致しているか、また異常発生時期が一致しているかを判定する。異常発生時期が一致しているかは、発生時期の差が予め定められた期間内に収まっているかで判定する。診断結果比較部１３３は、比較結果を診断結果表示部１３２に出力する。

また、１次診断結果と２次診断結果を比較して異なっている場合、診断結果比較部１３３は、時系列データ２次診断部１３１から時刻D１2から時刻D１4までの時系列データを読み出し、そのデータの下限値を新たな基準値Paをとして算出し、これを診断設定変更指示情報として診断設定更新部１３４に出力し、診断設定更新部１３４はその診断設定変更指示情報を時系列データ１次診断部１２１に送信する。時系列データ１次診断部１２１では、受け取った診断設定変更指示情報に含まれる基準値Paを新たな基準値として設定する。基準値が変更された場合に、時系列データ１次診断部１２１は、機械側診断装置２の診断手順を実施し、サーバ側診断装置３の診断結果比較部１３３にて行う１次診断結果と２次診断結果の比較処理が一致するまで繰り返すように構成してもよい。また、診断結果比較部１３３は診断結果表示部１３２に診断設定変更指示情報を出力する。

診断結果表示部１３２は、時系列データ２次診断部１３１および診断結果比較部１３３が出力する各情報をモニタ（図示せず）に表示して、利用者、例えば管理者（図示なし）に提示する。

図９は、時系列データ２次診断部１３１が出力する１次診断結果（第１診断結果）と２次診断結果（第２診断結果）の表示例を示す図である。この図９の表示例では、診断結果表示部１３２は、２次診断結果を１次診断結果と並べて表示している。図１０は、診断結果比較部１３３が出力する１次診断結果と２次診断結果の比較結果の表示例を示す図である。この図１０の表示例では、診断結果表示部１３２は、１次診断結果と２次診断結果の比較情報として、判定基準値の「圧力差」と異常検出日の「日数差」を表示している。図１１は、診断結果比較部１３３が出力する診断設定変更指示情報の表示例を示す図である。この図１１の表示例では、診断結果表示部１３２はセンサ値の判定基準値をPTからPaに変更したことを表示している。この診断設定値変更指示情報は、図１０に示す１次診断結果と２次診断結果の比較結果と合わせて表示することが好ましい。

図１２は、管理者が診断処理の変更を許可する指示を与える場合の表示例であり、画面１１０１は判定基準値の変更を許可するための表示例、画面１１０２は診断プログラム全体の書き換えを許可するための表示例である。診断結果比較部１３３が診断設定更新部１３４を介して診断設定変更指示情報を出力する場合、その出力前に画面１１０１を表示することで、設定の変更を管理者に確認させることができ、設定更新の信頼性が高まる。後述する如く、診断プログラム全体を書き換えてもよく、その場合も、その出力前に画面１１０２を表示することで、診断プログラムの変更を管理者に確認させることができ、診断プログラム更新の信頼性が高まる。

本実施の形態によれば、異常診断装置１を、機械側診断装置２とサーバ側診断装置３とで構成して多重化したため、機械側に配置された計算機が十分な処理能力を持たない場合であっても、診断精度を向上させることができる。また、機械側診断装置２は、第１診断結果に関連する時系列データを抽出してサーバ側診断装置３に出力するため、通信データ量が減少し、通信容量を削減することができる。

また、診断結果表示部１３２に１次診断結果および２次診断結果に加えて、両者を比較した比較結果を表示し、更には診断設定情報の更新情報を表示するため、人間による診断結果や診断情報の更新状態の確認が可能となる。また、１次診断結果と２次診断結果を比較した結果、両者が一致しない場合は、１次診断結果を参考情報として用いることで、異常の原因を推定したり、保守修理の必要性或いは時期等、更には予防保全対策を検討することができ、信頼性の高い保守管理と予防保全を行うことができる。更には、１次診断結果と２次診断結果の時間的遷移を監視し、時系列データ１次診断部１２１および時系列データ２次診断部１３１が用いる診断アルゴリズムが診断に適切であるかどうかを判断することができ、適切でない場合は診断アルゴリズムそのものを改良し、より適切な診断を行えるようにすることで、更なる診断精度の向上を図ることができる（第２の実施の形態参照）。

また、時系列データ２次診断部１３１が、１次診断結果と２次診断結果の比較結果に基づいて時系列データ１次診断部１２１の診断設定情報を更新することで、時系列データ１次診断部１２１の診断設定情報を自動で更新されるため、この点でも診断精度を向上することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明に係わる第２の実施の形態について、図７と、先の図１、図２および図４を用いて説明する。図１および図２に示した本発明の異常診断装置１の構成と機能および動作については、第１の実施の形態に示した内容と同じであるので、省略する。

以下、本実施の形態の機能と動作の詳細について説明する。図７は、異常診断装置１がその診断対象とする機器（図示なし）に取り付けられたセンサから取り込んだ信号を数値化したデータであって、圧力センサ値の時系列データ４０１と機器の起動状態を示す信号の時系列データ４０２を示す図である。時間経過に伴って起動と停止を繰り返しながら、その起動と停止に伴って圧力センサ値も変動している様子を示している。この実施の形態では、時刻D２４付近で機器に異常が発生し、その異常によって圧力センサ値が徐々に降下している状況を表している。機械側診断装置２において、時系列データ１次診断部１２１は、圧力センサ値の時系列データを取り込み、診断処理を実施する。診断処理を継続している中で、圧力センサ値の時系列データが基準値PTを下回った時刻D２1時点で、時系列データ管理部１２３に機器の異常が通知される。しかし、その後、圧力センサ値の時系列データが基準値PTを上回った時刻D２２時点で、時系列データ管理部１２３に機器の正常が通知される。

時系列データ１次診断部１２１における上述の診断処理は、第１の実施の形態と同様に図４に示すフローで実施される。まず、時系列データ１次診断部１２１は圧力センサ値の時系列データを取り込み（ステップｓ６０１）、予め時系列データ１次診断部１２１に保持している基準値情報のうち、取り込んだ時系列データに対応した基準値情報を読み出す（ステップｓ６０２）。この場合、圧力センサ値に対応した基準値PTを読み出す。時系列データ１次診断部１２１は、取り込んだ圧力センサ値の時系列データと基準値PTを比較し、基準値PTを下回っていないかを判定する（ステップｓ６０３）。本実施の形態では基準値以上であることを正常状態として扱うが、センサ信号によって基準値は異なり、またその正常範囲も異なる。取り込んだ圧力センサ値の時系列データが基準値PTを下回っていなければ、機器状態を正常と判定し、ステップｓ６０１に戻って処理を継続する。取り込んだ圧力センサ値の時系列データが基準値PTを下回っていれば、機器状態を異常と判定し、異常判定結果および異常発生時期（ここでは時刻D２1）を１次診断結果として時系列データ管理部１２３に出力する（ステップｓ６０４）。

しかしながら、上述のように、時刻がD２２に達すると、一度異常として判定されたものが、正常になったと判定が変化する。機械側診断装置２がサーバ側診断装置３に通知するタイミングによっては、一度検知された異常が正常に変化するため、結果としてサーバ側診断装置３に異常発生状態の診断結果が通知されないということが起こりうる。あるいは、実際には異常が継続しているにも関わらず、異常と正常の状態が繰り返し通知されるということが起こりうる。異常として機械側診断装置２がサーバ側診断装置３に通知した場合にも、実際の異常発生は時刻D２４であるので、異常の検知時期がかなり遅いことが分かる。これは、正常状態での運転期間（ここでは時刻D２４までの期間）においても、起動と停止が繰り返され、起動や停止の状態に応じて圧力値が変化するため、圧力値の異常低下を検知するための基準値を停止時の圧力値を基準に、それよりも低いところを基準とするためである。そのため、起動時の実際の圧力値との差異が大きくなり、検知しにくくなるためである。もし基準値を起動時にあわせた値をもとにすれば、停止時の圧力低下を誤検知する可能性が出てしまう。

本実施の形態のような場合、第１の実施の形態で示したようなサーバ側診断装置３の時系列データ２次診断部１３１が行う時系列データの正規化処理を用いた診断処理によっても正しく正常と異常を検知できない。正規化処理を用いた診断処理では、基準値がPｂに設定されるため、時刻D２３において異常を検知できるようになるが、時刻D２５において再び正常状態として誤判定され、異常が継続しているにも関わらず、正しく判定されない。

サーバ側の管理者は、診断結果表示部１３２の表示情報に基づいて上記のような診断状況を把握することができる。

そこで、サーバ側の管理者は、サーバ側診断装置３の時系列データ２次診断部１３１を改良し、圧力値を示す信号４０１と起動状態を示す信号４０２の両方を加味した上で、圧力値の異常低下が検知されるように、機械側診断装置２の時系列データ１次診断部１２１およびサーバ側診断装置３の時系列データ２次診断部１３１の診断処理（診断プログラム或いは診断アルゴリズム）を書き換える。具体的には、時系列データ１次診断部１２１の診断処理においては、圧力センサ値の時系列データ４０１に加えて機器の起動状態を示す信号の時系列データ４０２を取り込み、停止状態においては基準値Pｂを用い、起動状態においては基準値Pｃを用いて判定するように診断処理を書き換える。このように変更することで、時刻D２４を境として、常に異常として正しく判定されるようになる。このとき、機械側診断装置２の時系列データ管理部１２３においては、圧力センサ値の時系列データ４０１に加えて機器の起動状態を示す信号の時系列データ４０２を一次診断結果とともにサーバ側診断装置３に出力するようになる。また、時系列データ２次診断部１３１の診断処理においては、停止状態における時系列データの正規化値と起動状態における正規化値を別々に計算し、それぞれの正規化値で異常の有無を判定し、両方で異常有りと判定された場合に、異常と判定するように診断処理を書き換える。

機械側診断装置２の時系列データ１次診断部１２１にける診断処理（診断アルゴリズム）の書き換えは、機械側診断装置２に対して直接行ってもよいが、本実施の形態の場合、サーバ側診断装置３の診断設定更新部１３４が行う。その場合、診断設定更新部１３４が時系列データ１次診断部１２１に送信するのは、新たな基準値だけではなく、複数の信号と基準値を用いて判定するという新しい診断処理そのものの情報である。このように時系列データ１次診断部１２１が自分自身を更新する手段を持つことで、新たな設定値だけではなく、新たな診断処理を用いることができるようになるため、機器側における診断精度を更に向上させることが可能になる。

＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の異常診断装置の適用例を図８を用いて説明する。図８は、本発明の異常診断装置が適用される産業機械の一例である大型油圧ショベルの全体構成と異常診断装置を示す図である。

大型油圧ショベル８は、備えられた各操作機構によって掘削などの動作を行うことができる。バケット８０１、アーム８０２、ブーム８０３は作業機を構成し、これらは油圧シリンダ８１１，８１２，８１３によって駆動される。また、油圧ショベル８には、旋回体８０６と、旋回体８０６を回転させる旋回機構８０４と、油圧ショベル全体の走行機構としての左右のクローラー（履帯）装置８０５（片側のみ図示）が備わっている。旋回機構８０４は旋回用の油圧モータ（図示せず）を備え、クローラー装置８０５は、それぞれ、走行用の油圧モータを備えている。旋回体８０６には例えば２台のエンジン８２０（１台のみ図示）とこれらのエンジン８２０で駆動される複数台のメインポンプ８２１(１台のみ図示)が装備されている。油圧シリンダ８１１，８１２，８１３や油圧モータ等の油圧アクチュエータはメインポンプ８２１の吐出油により駆動される。

また、油圧ショベル８には、各操作機構を制御し、かつセンサからの情報を収集・監視するための車体コントローラ８３０が搭載されている。車体コントローラ８３０は通信機能を有し、サーバ８３１と通信を行う。サーバ８３１は管理事務所（例えば油圧ショベル１のメーカ、販売店、ディーラ、レンタル業者等の事務所）８３２に設置されている。

本発明の異常診断装置１を構成する機械側診断装置２は車体コントローラ８３０に組み込まれ、サーバ側診断装置３はサーバ８３１に組み込まれている。また、本実施の形態では、異常診断装置１は、例えば、メインポンプ８２１の診断を行うものであり、メインポンプ８２１のそれぞれに吐出圧を検出する圧力センサ（図示せず）が取り付けられ、機械側診断装置２は、それらの圧力センサが出力する信号を時系列データとして取り込む。この場合、メインポンプ８２１は複数台あるため、機械側診断装置２はセンサからの時系列データをポンプ毎に取り込んでポンプ毎に処理する。サーバ側診断装置３も、同様に、機械側診断装置２から出力された時系列データをポンプ毎に取り込んでポンプ毎に処理する。

なお、異常診断装置１の診断対象はエンジン８２０、その他の機器であってもよい。

１ 異常診断装置
２ 機器側診断装置
３ サーバ側診断装置
８ 大型油圧ショベル（産業機械）
１２１ 時系列データ１次診断部
１２２ データ保持部
１２３ 時系列データ管理部
１３１ 時系列データ２次診断部
１３２ 診断結果表示部
１３３ 診断結果比較部
１３４ 診断設定更新部
８２０ エンジン（機器）
８２１ メインポンプ（機器）
８３０ 車体コントローラ
８３１ サーバ

Claims (10)

1. 機械または機器に取り付けられたセンサが発生させる時系列データに基づいて前記機械または機器の状態診断を行う異常診断装置において、
   前記機械側の計算機に組み込まれた第１診断装置と、
   前記第１診断装置と通信を行うサーバに組み込まれた第２診断装置とを備え、
   前記第１診断装置は、前記センサが発生させる時系列データを診断して第１診断結果を取得し、その第１診断結果に応じて、前記第１診断結果に関連する時系列データを抽出して、前記第１診断結果に関連する時系列データを前記第１診断結果とともに出力し、
   前記第２診断装置は、前記第１診断装置から前記第１診断結果と前記第１診断結果に関連する時系列データを受け取り、この時系列データを診断して第２診断結果を取得し、その第２診断結果を前記第１診断結果とともに出力し、
   前記第２診断装置は、前記第２診断結果を前記第１診断結果と比較し、その比較結果に基づいて前記第１診断装置の診断情報を更新することを特徴とする異常診断装置。
2. 請求項１記載の異常診断装置において、
   前記第２診断装置は、前記第２診断結果を前記第１診断結果と比較し、その比較結果を前記第１診断結果及び前記第２診断結果とともに出力することを特徴とする異常診断装置。
3. 請求項１記載の異常診断装置において、
   前記第２診断装置は、前記第１診断結果及び前記第２診断結果を表示部に表示することを特徴とする異常診断装置。
4. 請求項２記載の異常診断装置において、
   前記第２診断装置は、前記第１診断結果及び前記第２診断結果と前記比較結果を表示部に表示することを特徴とする異常診断装置。
5. 請求項１記載の異常診断装置において、
   前記第２診断装置は、前記第１診断結果及び前記第２診断結果と前記診断情報の更新に係わる情報を表示部に表示することを特徴とする異常診断装置。
6. 請求項１記載の異常診断装置において、
   前記第１診断装置は、
   前記センサが発生させる時系列データを診断して前記第１診断結果を出力する第１時系列データ診断部と、
   前記センサが発生させる時系列データを保持するデータ保持部と、
   前記第１時系列データ診断部が出力する前記第１診断結果に応じて、前記データ保持部から前記第１診断結果に関連する時系列データを読み出して、前記第１診断結果とともに出力する時系列データ管理部とを有することを特徴とする異常診断装置。
7. 請求項１または６記載の異常診断装置において、
   前記第２診断装置は、
   前記第１診断装置から前記第１診断結果と前記第１診断結果に関連する時系列データを受け取り、この時系列データを診断して前記第２診断結果を出力する第２時系列データ診断部と、
   前記第２時系列データ診断部が出力する前記第２診断結果を前記第１診断結果とともに表示する診断結果表示部とを有することを特徴とする異常診断装置。
8. 請求項７記載の異常診断装置において、
   前記第２診断装置は、
   前記第２時系列データ診断部が出力する前記第２診断結果を前記第１診断結果と比較する診断結果比較部を更に有し、
   前記診断結果表示部は、前記診断結果比較部の比較結果を前記第１診断結果及び前記第２診断結果とともに表示することを特徴とする異常診断装置。
9. 請求項７記載の異常診断装置において、
   前記第２診断装置は、
   前記第２時系列データ診断部が出力する前記第２診断結果を前記第１診断結果と比較する診断結果比較部と、
   前記診断結果比較部の比較結果に応じて前記第１時系列データ診断部の診断情報を更新する診断設定更新部とを更に有し、
   前記診断結果表示部は、前記診断結果比較部の比較結果と前記診断設定更新部の前記診断情報の更新に係わる情報とを前記第１診断結果及び前記第２診断結果とともに表示することを特徴とする異常診断装置。
10. 前記センサが取り付けられ、請求項１または６記載の第１診断装置を備えたことを特徴とする産業機械。

Images