JP2015084176A - 故障診断装置および稼働機械 - Google Patents

Abstract

【課題】稼働機械の部品の異常の有無を判定する故障診断装置であって、特に実際の稼働状態を反映させた異常判定基準の設定が困難な稼働機械に好適な、機械状態の正常・異常の判定の精度を向上させることに寄与する故障診断装置を提供する。【解決手段】故障診断装置では、異常判定結果５４に含まれる誤報や失報に関する情報と稼働機械の保守作業履歴５５と照合して、稼働機械が正常に稼働していたか、故障停止をしたかといった、異常判定基準５２を修正することが推奨される状況であるか否かを判定し、変更したほうが良いと判定したときに現行の異常判定基準と、新規の異常判定基準とを表示装置９に対して出力する。これにより、ディスパッチャや保守員に対して異常判定基準の変更の要否の判断材料を提供する。【選択図】図５

Description

本発明は、稼働機械の保守管理技術に関する故障診断装置および稼働機械に関する。

ガスタービンなどを用いた各種プラントや設備において、その異常を早期に発見して原因を診断し、対策を行うことは、社会へのダメージを最小限に抑えるために極めて重用である。
また、ガスタービンや蒸気タービンのみならず、航空機や重機のエンジン等でも、搭載部品の劣化・寿命などを早期に異常を発見して診断しなければならない装置，設備は枚挙に暇がない。

このような異常を発見して診断する技術として、作業履歴や交換部品情報などの過去の事例からなる保守履歴情報を、キーワードベースで相互に関連付けておき、設備に付加した多次元センサの出力信号を対象とした異常検知に基づき、異常を検知し、検知した異常と関連付けられた保守履歴情報とを結びつけることにより、発生した異常に対しなすべき診断・処置を明らかにする技術がある（特許文献１参照）。

特開２０１１−２２７７０６号公報

搭載部品の劣化・寿命などを早期に異常を発見して診断しなければならない装置，設備の例として、建設機械を始めとする産業用の稼働機械（作業機械）がある。とりわけ、鉱山などで使用されるショベルやダンプなどの作業用の稼働機械は、２４時間稼動することが前提である。このため、故障などによって停止した場合に影響が大きく、保守によって機器を最適な状態に保つ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、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。

近年では、このような定期保守に加えて、稼動機械に備えられたセンサデータを収集し、収集したセンサデータを監視することによって稼動機械の状態異常を早期に発見し、故障停止前に保守を行うＣＢＭ（Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ：状態基準保守）が運用されるようになってきている。
このようなＣＢＭによって、定期保守の合間に発生する突発的な故障停止を防止して、機械の故障停止による影響を最小限にとどめることが実施されている。

ここで、上述のようなＣＢＭを実現するためには、稼動機械の状態を監視する監視システムが活用される。近年ではＡＨＭ（Ａｓｓｅｔ Ｈｅａｌｔｈ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ、あるいはＡｓｓｅｔ Ｈｅａｌｔｈ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）システムと呼ばれる鉱山における稼動機械の保守管理システムが活用される傾向にあり、ＡＨＭシステムによって機械の保守管理を効率化できるようになってきている。

このような機械の状態を監視するシステムにおいては、上述のように稼動機械のセンサデータからＡＨＭシステムが出力する機械状態の正常・異常を通知するアラームの精度が重要になる。

しかし、このアラームを通知するかどうかの基準となる異常判定基準は、稼働機械における特有の問題を有しているため、基準の精度を十分に確保することが難しいとの問題があった。
その原因の一つとして、例えば、部品１つ１つが、ロット数が少なく、また高額であるため、様々な条件を模擬した故障試験を行うことが困難であり、そのために基準値は理論値に安全係数を乗じる、加速試験における摩耗結果から見積もる等の手法によって異常判定基準を決定していた、との事情がある。

このような様々な問題のために異常判定基準の精度を確保することが難しく、異常を知らせるアラームの精度が高くない、との問題を有していた。

ここで、特許文献１等の従来の技術では、異常判定基準が正しいことが前提となっている。このため、特許文献１等の従来の技術では、精度が高くない異常判定基準を用いて異常の有無を判定しているため、機械が正常であるのに異常であると出力（誤報）したり、逆に機械が異常であるのに正常であると出力（失報）したり、との状態を解消することが難しく、適切な保守に寄与できないといった状況が生じる。

このような問題に対し、機械の状態監視の専門家などがアラームの判定精度に関係する設定変更を実施することが考えられる。
しかし、実際には、様々なセンサデータを参照しながら個別の機械ごとの調整を実施することは非常に難しいとの実状がある。

本発明は、稼働機械の部品の異常の有無を判定する故障診断装置であって、特に実際の稼働状態を反映させた異常判定基準の設定が困難な稼働機械に好適な、機械状態の正常・異常の判定の精度を向上させることに寄与する故障診断装置とそれを備えた稼働機械を提供する。

上記目的を達成するために、第１の発明は、稼働機械に搭載され、この稼働機械の各部品の稼働状態を検知するためのセンシング部と、このセンシング部から受け取った少なくとも１つのセンサデータと異常判定基準とに基づいて前記各部品の稼働状態における異常の有無を判定する異常判定部と、前記異常判定結果が適切であるか否かを判定し、この判定結果から新規の異常判定基準を求める異常判定結果照合部と、前記異常判定部が異常の有無を判定する際に用いた現行の異常判定基準、前記異常判定結果照合部によって求められた新規の異常判定基準を表示装置に出力するための出力部と、前記異常判定部が判定に用いる異常判定基準を更新する異常判定基準修正部とを備えたことを特徴とする。

これにより、非常に高度な判断を要求される異常判定基準の変更のための判断材料の提供が可能となり、異常判定基準の更新を安全かつ正確に実施することができるようになり、アラームの精度向上に大きく寄与することができる。

また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記異常判定結果照合部は、前記異常判定部によって判定された異常判定結果と前記稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴とを用いて前記異常判定結果が適切であるか否かを判定することを特徴とする。

これにより、異常判定結果が適切であるか否かの判定精度をより向上させることができる。

また、第３の発明は、上記第１の発明において、前記異常判定基準修正部は、前記出力部によって前記表示装置に表示された前記現行の異常判定基準と前記新規の異常判定基準とのいずれかが前記異常判定部で用いる異常判定基準に適しているか、の入力信号をうけて、前記異常判定部が判定に用いる異常判定基準を更新することを特徴とする。

これにより、ディスパッチャ等による、現行の異常判定基準と新規の異常判定基準とのどちらが基準として適しているかの判断の入力を受けた上での異常判定基準の更新を実施することがより確実に実施することができる。

また、第４の発明は、上記第３の発明において、前記出力部によって前記表示装置に表示された前記現行の異常判定基準と前記新規の異常判定基準とのいずれかが前記異常判定部で用いる異常判定基準に適しているか、を入力するための入力部を更に備え、前記異常判定基準修正部は、前記入力部からの入力信号をうけて、前記異常判定部が判定に用いる異常判定基準を更新することを特徴とする。

これにより、ディスパッチャ等による、現行の異常判定基準と新規の異常判定基準とのどちらが適しているかの判断の入力を受けた上での異常判定基準の更新を実施することが更に確実に実施することができる。

また、第５の発明は、上記第１の発明において、前記異常判定結果照合部は、前記異常判定結果が適切でないと判定されたときは、予め設定されたリードタイムを用いて新規の異常判定基準を求めることを特徴とする。

これにより、新規の異常判定基準の精度をより高いものとすることができる。

また、第６の発明は、上記第１の発明において、前記出力部は、前記現行の異常判定基準、前記新規の異常判定基準に加え、更に、前記異常判定部が出力する異常判定結果と、前記稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴とを前記表示装置に出力することを特徴とする。

これにより、現行の異常判定基準と新規の異常判定基準とのいずれかが基準にふさわしいかの判断材料をより多く提供することができる。

また、第７の発明は、上記第１乃至第６の発明のいずれかの故障診断装置を備えたことを特徴とする稼働機械である。

これにより、故障診断装置自体を稼働機械が備えているため、管理事務所などが設けられていない場合や通信状況が悪い場合であっても、稼働機械に対する故障診断の精度の向上を図ることができる。

本発明によれば、稼働機械の保守管理システムにおけるアラームの精度を調整するための仕組みを備えたことにより、機械状態の正常・異常を通知するアラームの精度を向上させることに大きく寄与することができるようになる。よって実際の稼働状態を反映させた異常判定基準の設定が困難な稼働機械に好適な、機械状態の正常・異常の判定の精度を向上させることに寄与する故障診断装置とそれを備えた稼働機械を提供することが可能となる。

本発明の故障診断装置の実施形態を備えた鉱山の操業の様子を示した斜視図である。 本発明の故障診断装置の実施形態を備えた鉱山で稼働する稼働機械の概略側面図である。 本発明の故障診断装置の実施形態を備えた鉱山におけるデータ収集の流れの機能的構成を表すブロック図である。 本発明の故障診断装置の実施形態の構成と情報の流れを表す概略図である。 本発明の故障診断装置の実施形態の機能的構成を表すブロック図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における故障診断のフローチャート図である。 本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の他の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態の異常判定結果照合部における新規の判定基準の演算のフローチャート図の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置の実施形態における、表示装置に表示される現行の判定基準と新規の判定基準とを比較表示する画面の一例を示す図である。 本発明の故障診断装置を備えた稼働機械の一例を示す図である。

以下に本発明の故障診断装置および稼働機械の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の故障診断装置の実施形態を備えた鉱山の操業の様子を示した斜視図、図２は本発明の故障診断装置の実施形態を備えた鉱山で稼働する稼働機械の概略側面図、図３は本発明の故障診断装置の実施形態を備えた鉱山におけるデータ収集の流れの機能的構成を表すブロック図、図４は本発明の故障診断装置の実施形態の構成と情報の流れを表す概略図、図５は本発明の故障診断装置の実施形態の機能的構成を表すブロック図、図６は本発明の故障診断装置の実施形態における故障診断のフローチャート図、図７は本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの一例を示す図、図８は本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の一例を示す図、図９，１１，１３，１５，１７は本発明の故障診断装置の実施形態におけるセンサデータのタイムチャートの他の一例を示す図、図１０，１２，１４，１６，１８は本発明の故障診断装置の実施形態における、アラーム履歴の他の一例を示す図、図１９は本発明の故障診断装置の実施形態の異常判定結果照合部における新規の判定基準の演算のフローチャート図の一例を示す図、図２０は本発明の故障診断装置の実施形態における、表示装置に表示される現行の判定基準と新規の判定基準とを比較表示する画面の一例を示す図、図２１は本発明の故障診断装置を備えた稼働機械の一例を示す図である。

図１乃至図３において、鉱山の採石場では、ショベル１Ａやダンプ１Ｂ等の稼働機械（作業機械）１が使用されおり、それら稼働機械１を管理する運行管理システムが用いられている。この運行管理システムでは、採石場の近傍若しくは遠隔の管理事務所２に、機械管理装置３が設置されている。
稼働機械１Ａ，１Ｂには、ＧＰＳ衛星を利用して自機の位置を取得する位置取得装置（図示せず）と、稼働機械１の部品の稼働状況を検知するための各種センサ３０（３０１，３０２，３０３，…３ｎｎ）が備えられている。そして、各稼働機械１の稼働情報（詳細には、位置，稼働時間，各種センサ３０の取得したセンサデータに関する情報など）や機体情報（詳細には、機種および号機に関する情報など）が稼働機械１に搭載された車載コントローラ２０（２０Ａ，２０Ｂ）の記憶装置２０２に蓄積される。この蓄積された情報は稼働機械１に搭載された演算装置２０１によって演算処理され、無線通信システム４，４Ａ，４Ｂ（詳細には、例えば、稼働機械１側の無線通信装置４Ａ，４Ｂ、中継局４、および管理事務所２側の無線通信装置など）を介して機械管理装置３に送信されるようになっている。

図４に示すように、鉱山では、運転員７が稼動機械１を操作し、その稼動情報が機械管理装置３に蓄積される。機械管理装置３は各稼働機械１から収集した情報を示す表示装置９を有しており、この表示装置９に表示された管理画面をディスパッチャ６（管理者）が監視する。ディスパッチャ６は表示装置９の管理画面で示された情報から判断して運転員７に稼動機械１の操作に関する指示を与えるとともに、機械管理装置３に蓄積される稼動機械１の運行状態に基づいて保守員８に保守作業に関する指示を与える。

機械管理装置３では、稼動機械１の運行状態のうち、機械状態の健全性を判定するための機械状態診断部５が動作しており、稼動機械１が故障あるいは異常の兆候を示すと、機械状態診断部５において、各種センサ３０が収集したセンサデータに基づいてその兆候を検知し、アラームとしてディスパッチャ６や保守員８に通知する。保守員８はアラームを確認すると、センサデータを参照したり、実際に機械の様子を確認したりすることで、アラームに対応する保守作業を実施するかを判断する。

この機械状態診断部５は、図５に示すように、異常判定部５３、異常判定結果照合部５６、異常判定基準修正部５７、入力部５８、出力部５９、記憶部５０とを概略備えている。
この機械状態診断部５は、各稼働機械１から収集した各種センサ３０のデータから稼働機械の稼働する部品に異常が発生したか否かを診断するとともに、異常判定結果５２や保守作業履歴５５を表示装置９の管理画面に表示するようになっている。なお、異常が発生したと判定された場合に異常判定結果５２や保守作業履歴５５を表示装置９の管理画面に表示してもよい。
また、機械状態診断部５は、異常判定基準５２が必ずしも適切に設定されていない場合であっても、異常判定基準５２の精度を高め保守を適切に実施することを可能とするために、現行の異常判定基準５２Ａ（図２０参照）、新規の異常判定基準５２Ｂ（図２０参照）とを表示装置９の管理画面に表示して、ディスパッチャ６や保守員８に、異常判定基準５２を現行の異常判定基準５２Ａから新規の異常判定基準５２Ｂに変更するか、それとも現行の異常判定基準５２Ａのままとするのか、を判断するための情報を提供するよう構成されている。
ディスパッチャ６や保守員８は、管理画面に表示された現行の異常判定基準５２Ａおよび新規の異常判定基準５２Ｂとを比較検討し、異常判定基準５２を変更したほうが良いと判断したときは、機械状態診断部５の入力部５８を用いて異常判定基準５２の変更を指示する。これに対し、ディスパッチャ６や保守員８は、異常判定基準５２を変更しないほうが良いと判断したときは、異常判定基準５２の変更は行わない旨の指示を行う。この機能については詳しくは後述する。

機械状態診断部５の入力部５８は、ディスパッチャ６や保守員８が、出力部５９によって表示装置９に表示された現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとのいずれかが異常判定部５３で用いる異常判定基準５２に適しているか、を入力するための機器である。例えば、キーボードやマウス等のユーザーインターフェースである。

出力部５９は、後述する異常判定部５３が異常の有無を判定する際に用いた現行の異常判定基準５２Ａと、異常判定結果照合部５６によって求められた新規の異常判定基準５２Ｂとを表示装置９に出力するための出力端子である。
また、出力部５９では、現行の異常判定基準５２Ａや新規の異常判定基準５２Ｂに加え、更に、異常判定部５３が出力する異常判定結果５４と、稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴５５とを表示装置９に出力する。

異常判定部５３は、各種センサ３０から受け取った少なくとも１つのセンサデータ５１と異常判定基準５２とに基づいて、稼働機械１Ａ，１Ｂの各部品の稼働状態における異常の有無を判定する。

異常判定結果照合部５６は、異常判定部５３によって判定された異常判定結果５４と稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴５５とを用いて、異常判定結果５４が適切であるか否かを判定する。
また、異常判定結果照合部５６は、異常判定結果５４が適切でないと判定されたときは、予め設定されたリードタイムを用いて新規の異常判定基準５２Ｂを求め、この求めた新規の異常判定基準５２Ｂおよび現行の異常判定基準５２Ａとを表示装置９の管理画面に表示させるために、表示装置９に出力部５９を介して出力する。
この異常判定結果照合部５６において、新規の異常判定基準５２Ｂを求めるために用いるリードタイムはアラームによる通知から、実際の保守作業を完了するまでの猶予時間を規定したもので、保守作業の内容によって基準が設定されている。そして、このリードタイムはあらかじめ異常判定結果照合部５６に設定されているものであり、必要があれば、このリードタイムそのものがこの保守作業の基準に従って変更できるようになっている。

異常判定基準修正部５７は、ディスパッチャ６や保守員８が入力部５８を操作することで入力した、出力部５９によって表示装置９に表示された現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとのいずれかが異常判定部５３で用いる異常判定基準５２に適しているかの入力信号をうけて、異常判定部５３が判定に用いる異常判定基準５２を更新する。

記憶部５０は、異常判定基準５２、異常判定結果５４、保守作業履歴５５を記憶する記憶媒体である。

本実施形態においては、故障診断装置は、稼働機械１の各種センサ３０、機械状態診断部５の異常判定部５３，異常判定結果照合部５６，異常判定基準修正部５７，入力部５８，出力部５９とから概略構成される。

機械状態診断部５の異常判定動作について、図５および図６を用いて説明する。

機械状態診断部５は、まず、予め内部に保持している異常判定基準５２を読み込む（ステップＳ６０１）。
次いで、機械状態診断部５は、稼働機械１の各種センサ３０において取得したセンサデータのうち、判定対象となるセンサデータ（以下、判定対象データ５１と記載）を読み込む（ステップＳ６０２）。
次いで、機械状態診断部５の異常判定部５３は、読み込んだ判定対象データ５１と異常判定基準５２とを照合し（ステップＳ６０３）、その結果を異常判定結果５４として出力部５９を介して表示装置９に対して出力する（ステップＳ６０４）。この出力を受けて、表示装置９の管理画面に異常判定結果５４が表示される。

なお、図６のステップＳ６０１とＳ６０２とは、逆でも良い。
また、ステップＳ６０３は、異常があるか否かを判定するステップとし、ステップＳ６０４はステップＳ６０３において異常があると判定されたときに異常判定結果５４を出力するものとすることができる。

次に、図６のステップＳ６０３における機械状態診断部５の異常判定部５３の機能・動作について図７、図８を用いて具体的に説明する。図７および図８では、故障診断装置は稼働機械１Ａ，１Ｂに搭載されている油圧ポンプの故障を診断しており、センサ３０は油圧ポンプの吐出圧を検出する例を用いる。
図７において、グラフ７０は、横軸を経過日時、縦軸をセンサ値ｐ１とするセンサデータの経過を表示するものである。
ここで、異常判定基準５２の判定閾値ＴＨ１＿Ｐ１は予め機械状態診断部５に保持されているものであり、異常判定基準５２は、センサ値ｐ１が判定閾値ＴＨ１＿Ｐ１よりも小さくなった場合（ｐ１＜ＴＨ１＿Ｐ１）は機械の状態が異常であると判定するものであることを表している。
異常判定部５３は、とある日時においてセンサ値と判定閾値ＴＨ＿Ｐ１とを照合している。そして、グラフ７０において、ある異常判定日時Ｔ１１において、センサ値ｐ１が判定閾値ＴＨ＿Ｐ１を下回ることを検出すると、これを機械の異常として判定し、図８に示すようなアラーム８０を異常判定結果５４として生成する。異常判定部５３は、この生成した異常判定結果５４を出力部５９を介して表示装置９に出力する。ディスパッチャ６や保守員８はこの表示装置９の画面に表示されたアラーム８０を見て、適切な指示や作業を実施することになる。
とある日時においてセンサ値と判定閾値ＴＨ＿Ｐ１との照合は、閾値判定と多変量解析のいずれかを用いるが、これら以外の方法によってもよい。

次に、本実施形態の異常判定結果照合部５６および異常判定基準修正部５７の機能・動作について、図５および図９〜図１９を用いて説明する。

図７および図８は、異常判定基準５２が適切に設定されており、それに応じて適切なタイミングでアラームが出力されるものとして稼働している基本状態の機能・動作の例を示したものである。

ここで、上述のように、鉱山において稼働する稼働機械１Ａ，１Ｂでは、機械の稼働時間あるいは日時に応じた定期保守を実施することが今なお一般的であり、一定の稼働時間を経過した機械は、その時間に応じて、故障診断装置のアラームの有無にかかわらず各部位の点検や部品の交換作業が実施される。
すなわち、鉱山の稼働機械１Ａ，１Ｂにおける保守では、その多くは、機械が故障してから保守をするのではなく、壊れると想定される時期に至る前（アラームが出力される前）に保守作業を実施して、機械の故障停止を予防している。保守の時期が早ければ、過剰な保守となり保守コストの増加をもたらすことになるものの故障停止になる可能性は低く、保守の時期が遅いことによって機械の故障停止を招き、機械が稼働できないことによって非常に大きな損害が生じることを避けることを優先しているためである。

これは、アラーム出力の基準となる異常判定基準の精度が十分に高くないために、様々な環境で動作する稼働機械の保守をアラームを基準として最適な保守を実施するのは極めて難しいとの問題があるためである。
なぜなら、（１）鉱山などで稼働する稼働機械１Ａ，１Ｂでは、部品１つ１つがロット数が少なく高額であるために様々な条件を模擬した故障試験を行うことが困難である、（２）実際に稼働機械１Ａ，１Ｂが稼働する現場の条件は現場ごとによって異なっているために定めた基準がある現場では有効であっても他の現場では有効なものとならない、（３）同じ現場で稼働する稼働機械１Ａ，１Ｂであっても、稼働機械１の運転員７の操作の仕方によって部品の消耗度が異なってしまうために基準が有効であるケースと有効とならないケースとが生じてしまう、等の事情により、異常判定基準の精度が十分に高くないためである。
そのために、異常判定基準５２の精度を確保することが容易でなく、稼働機械１Ａ，１Ｂの部品が正常であるのにアラームが出力されて異常であると出力（誤報）したり、逆に部品が異常であるのにアラームが出力されずに正常であると出力（失報）したりするため、適切な頻度で適切な保守を行うことに寄与することが難しかった。
そこで、本実施形態の故障診断装置は、異常判定基準５２が必ずしも適切に設定することが難しい鉱山などで稼働する稼働機械１Ａ，１Ｂの部品が診断の対象であっても、異常判定基準５２の精度を高めることで、保守を適切に実施することを可能とすることに寄与するものである。以下その機能の具体例について説明する。

まず、設定された異常判定基準５２と実際の保守との様々な関係について、図９乃至図１８を参照して以下説明する。
以下の図９乃至図１８では、図７および図８と同様に、故障診断装置は稼働機械１Ａ，１Ｂに搭載されている油圧ポンプの故障を診断しており、センサ３０は油圧ポンプの吐出圧を検出する例を用いる。

図９に示すように、グラフ９０に示すケースでは、図７に示すグラフ７０のケースと同様に、異常判定基準５２（ｐ１＜ＴＨ１＿Ｐ１を異常と判定）は適切に設定されているとする。しかし、保守が実施された保守対応日時Ｔ１２は、アラームが発生すると想定される日時Ｔ１１よりも早い時期である。
これは、過剰保守という状況ではあるものの、異常判定結果照合部５６において、予め定められたリードタイムを用いて保守対応日時Ｔ１２とアラーム鳴動予定日時Ｔ１１との差を照合した際に、差は十分に許容できる水準であるために、機械状態診断部５は適切に機能していると判定される状態である。
従って、図１０に示すように、定期保守と判定し、保守作業履歴１００１は記録に残るものの、アラーム履歴１００２にはアラーム発生の記録がされていないという状況になる。

次に、図１１に示すように、グラフ１１０に示すケースでも、異常判定基準５２（ｐ１＜ＴＨ１＿Ｐ１と判定）は図７に示すグラフ７０のケースと同様に適切に設定されているとする。また、日時Ｔ１１にアラームが発生しており、それに従って、定期保守の日時より前であり、機械が故障停止に至る前である日時Ｔ１３に保守が実施されたという状況である。
このケースでは、異常判定結果照合部５６において、予め定められたリードタイムを用いて保守対応日時Ｔ１３とアラーム鳴動予定日時Ｔ１１との差を照合しても、その差は十分に許容できる水準であるため、機械状態診断部５は適切に機能していると判定できる事例となる。従って、機械の故障停止前に保守が実施できたという状況であるので、異常判定基準５２の設定は適切であり、機械状態診断部５が適切に機能していると判定される状態である。
そのため、図１２に示すように、アラーム履歴１２０２にはアラーム発生が記録されるとともに、定期保守ではないタイミングで保守が実施されたことから、保守作業履歴１２０１に示すように、「臨時保守」として記録される。

次に、図１３に示すように、グラフ１３０に示すケースでも、異常判定基準５２（ｐ１＜ＴＨ１＿Ｐ１を異常と判定）は図７に示すグラフ７０の場合と同様に適切に設定されているとする。しかし、グラフ１３０に示すケースでは、日時Ｔ１１にアラームが発生したものの、鉱山の操業の都合などにより、その後も稼働し続けて、日時Ｔ１４に機械が故障停止してから保守対応を行ったという状況である。本ケースでは、日時Ｔ１４は故障日時かつ保守対応日時となり、故障停止と保守日時は同じタイミングである。
そのため、図１４に示すように、アラーム履歴１４０２にはアラーム発生が記録されるとともに、故障してからの保守対応ということで、「故障修理」として保守作業履歴１４０１が記録される。
本ケースでは、機械状態診断部５によって故障停止前にアラームが出力されているため、機械状態診断部５は適切に機能していると判定される状態である。

次に、図１５に示すように、グラフ１５０に示すケースでは、異常判定基準５２は適切に設定されていないものであり、異常判定基準５２を、ｐ１＜ＴＨ２１＿Ｐ１からｐ１＜ＴＨ２２＿Ｐ１と変更することが推奨されるケースである。
本ケースでは、保守対応が実施された保守対応日時Ｔ２２の前である日時Ｔ２１にアラームが出力されている点は図１１に示すグラフ１１０のケースと同じである。しかし、本グラフ１５０のケースとグラフ１１０のケースとを比べると、グラフ１１０のケースではアラーム発生日時Ｔ１１と保守対応日時Ｔ１３が比較的近く、また保守は「臨時保守」として実施されている。これに対し、グラフ１５０のケースでは、異常判定結果照合部５６において、予め定められたリードタイムを用いてアラーム発生日時Ｔ２１と保守対応日時Ｔ２２との差を照合すると比較的離れていると判定されるため、図１６に示すように保守作業履歴１６０１に「定期保守」として記録される。
このため、保守対応日時Ｔ２２まで機械が正常に動作したと確認できることから、異常判定基準５２は有効に機能しておらず、判定閾値をＴＨ２１＿Ｐ１からＴＨ２２＿Ｐ１に変更した異常判定基準を用いることが適切であると判定される状態となる。
従って、機械状態診断部５の異常判定結果照合部５６は、異常判定結果５４に相当するアラーム履歴１６０２と保守作業履歴５５に相当する保守作業履歴１６０１とを照合し、これらアラーム履歴１６０２と保守作業履歴１６０１の内容が矛盾して適切でないと判定する。そして、この適切でないとの判定を受けて、異常判定結果照合部５６は、更に、予め設定されているリードタイムを用いて、新たな判定閾値ＴＨ２２＿Ｐ１を求め、また判定閾値をＴＨ２１＿Ｐ１からＴＨ２２＿Ｐ１に変更した新規の異常判定基準５２Ｂ「ｐ１＜ＴＨ２２＿Ｐ１を異常と判定」を演算する。その上で、現行の異常判定基準５２Ａおよび新規の異常判定基準５２Ｂを出力部５９を介して表示装置９に出力し、表示装置９の管理画面に図２０に示すような画面を表示させる。

ディスパッチャ６や保守員８は、表示装置９の管理画面に表示された現行の異常判定基準５２Ａおよび新規の異常判定基準５２Ｂとを比較検討し、異常判定基準を変更したほうが良いと判断したときは、機械状態診断部５の入力部５８を用いて変更指示部２２０４において異常判定基準の変更を指示するために「はい」を選択する。入力部５８によって、異常判定基準の変更が選択されたとの入力信号がなされたときは、異常判定基準修正部５７は、新規の異常判定基準５２Ｂを出力し、機械状態診断部５内部の記憶部５０に保持されている異常判定基準５２を更新する。
これに対し、ディスパッチャ６や保守員８は、異常判定基準を変更しないほうが良いと判断したときは、異常判定基準の変更は行わないよう変更指示部２２０４において「いいえ」を選択し、異常判定基準修正部５７は新規の異常判定基準５２Ｂを出力せずに処理を終了する。

次に、図１７に示すように、グラフ１７０に示すケースでは、異常判定基準５２は適切に設定されていないものであり、異常判定基準５２を、ｐ１＜ＴＨ３１＿Ｐ１からｐ１＜ＴＨ３３＿Ｐ１に変更することが推奨されるケースである。
本ケースでは、アラームが出力されると想定される日時Ｔ３１より前の日時Ｔ３２に故障停止が発生したという状況である。従って日時Ｔ３２が保守対応日時となり、図１８に示すように、アラームは記録されておらず、保守作業履歴１８０１は、「故障修理」となっている。
このことから、異常判定基準５２は有効に機能しておらず、故障停止をした日時Ｔ３２よりも一定期間の余裕を持たせた日時Ｔ３３に対応する検出値Ｔ３３＿Ｐ１を判定閾値とした異常判定基準を用いるほうが適切であると判定される状態となる。
従って、図１５のグラフ１５０のケースと同様に、機械状態診断部５の異常判定結果照合部５６は、異常判定結果５４に相当するアラーム履歴１８０２と保守作業履歴５５に相当する保守作業履歴１８０１とを照合し、これらアラーム履歴１８０２と保守作業履歴１８０１の内容が矛盾して適切でないと判定する。そして、この適切でないとの判定を受けて、異常判定結果照合部５６は、更に、予め設定されているリードタイムを用いて判定閾値をＴＨ３１＿Ｐ１からＴＨ３３＿Ｐ１に変更した新規の異常判定基準５２Ｂ「ｐ１＜ＴＨ３３＿Ｐ１を異常と判定」を演算する。
その後は、グラフ１５０のケースと同様に、現行の異常判定基準５２Ａおよび新規の異常判定基準５２Ｂとを表示装置９に対して出力し、ディスパッチャ６や保守員８による異常判定基準５２の変更の要否の判断を仰ぎ、基準の変更を行うまたは変更を行わずに処理を終了する。

以上の異常判定結果照合部５６および異常判定基準修正部５７に関わる動作について、図１９のフローチャートを用いて説明する。
まず、異常判定結果照合部５６は、記憶部５０に記憶されている保守作業履歴５５を読み出す（ステップＳ１９０１）。
次いで、異常判定結果照合部５６は、先に読み出した保守作業履歴５５を検索し、関連するアラームの有無を確認する（ステップＳ１９０２）。このステップＳ１９０２における関連するアラームを検索する方法としては、保守作業履歴１００１，１２０１，１４０１，１６０１，１８０１およびアラーム履歴１００２，１２０２，１４０２，１６０２，１８０２に記載された関連センサ信号が一致するかによって判定することが挙げられる。ステップＳ１９０２において、関連するアラームがある（上述のグラフ１１０，１３０，１５０）と判定されたときはステップＳ１９０３に処理を進め、アラームがない（上述のグラフ９０，１７０）と判定されたときはステップＳ１９０５に処理を進める。
ステップＳ１９０２において関連するアラームがあると判定されたときは、次に、異常判定結果照合部５６は、「保守対応」が「故障修理」であるか否かを判定する（ステップＳ１９０３）。「保守対応」が「故障修理」である（上述のグラフ１３０）と判定されたときは処理を終了し、「保守対応」が「故障修理」でない（上述のグラフ１１０，１５０）と判定されたときはステップＳ１９０４に処理を進める。
ステップＳ１９０３において「保守対応」が「故障修理」でないと判定されたときは、次に、異常判定結果照合部５６は、「保守対応」が「定期保守」であるか否かを判定する（ステップＳ１９０４）。「保守対応」が「定期保守」である（上述のグラフ１５０）と判定されたときはステップＳ１９０６に処理を進め、「保守対応」が「定期保守」でない（上述のグラフ１１０）と判定されたときは処理を終了する。
ステップＳ１９０４において「定期保守」であると判定されたとき（上述のグラフ１５０のケース）は、異常判定基準５２の変更を行うか否かの判断をディスパッチャ６や保守員８に促すために、異常判定結果照合部５６は、更に、予め設定されているリードタイムを用いて、新たな判定閾値および新規の異常判定基準５２Ｂを演算する。その後、現行の異常判定基準５２Ａおよび新規の異常判定基準５２Ｂを出力部５９を介して表示装置９に出力し、表示装置９に図２０に示すような画面を表示させる（ステップＳ１９０６）。
また、ステップＳ１９０２において、関連するアラームがないと判定されたときは、次に、異常判定結果照合部５６は、「保守対応」が「故障修理」であるか否かを判定する（ステップＳ１９０５）。「保守対応」が「故障修理」でない（上述のグラフ９０）と判定されたときは処理を終了し、「保守対応」が「故障修理」である（上述のグラフ１７０）と判定されたときはステップＳ１９０６に処理を進め、ステップＳ１９０６の処理を実行する。

上述した本発明の故障診断装置の実施形態は、故障診断装置は、稼働機械の状態異常を検出する装置であり、稼働機械１に搭載され、この稼働機械１の各部品の稼働状態を検知するための各種センサ３０と、この各種センサ３０から受け取った少なくとも１つのセンサデータ５１と異常判定基準５２とに基づいて各部品の稼働状態における異常の有無を判定する異常判定部５３と、異常判定結果５４が適切であるか否か（異常判定結果５４に異常があるか否か）を判定し、この判定結果から新規の異常判定基準５２Ｂを求める異常判定結果照合部５６と、異常判定部５３が異常の有無を判定する際に用いた現行の異常判定基準５２Ａ、異常判定結果照合部５６によって求められた新規の異常判定基準５２Ｂを表示装置９に出力するための出力部５９と、異常判定部５３が判定に用いる異常判定基準５２を更新する異常判定基準修正部５７とを備える。

このような構成を備えていることにより、故障診断装置では、異常判定結果５４に含まれる誤報や失報に関する情報と稼働機械１の保守作業履歴５５と照合して、稼働機械１が正常に稼働していたか、故障停止をしたかといった、異常判定基準５２を修正することが推奨される状況であるか否かを判定し、変更したほうが良いと判定したときに現行の異常判定基準５２Ａと、新規の異常判定基準５２Ｂとを表示装置９に対して出力する。これにより、ディスパッチャ６や保守員８に対して異常判定基準の変更の要否の判断材料を提供することが可能となる。この情報を基にして、ディスパッチャ６や保守員８は、故障診断装置から提供されたこれらの情報を用いて、異常判定基準５２を修正したほうが良いかどうかを判断することが可能となり、異常判定基準５２の精度に問題がある場合に、その判定をするための異常判定基準５２を稼働機械１の可動状況・環境に応じて調整することが可能となる。

すなわち、現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとを表示装置９で表示させるための出力部５９を備えていない従来の故障診断装置では、出荷時に設定した異常判定基準５２が正確であることが前提にあり、また非常に高度な判断を要求される異常判定基準５２の変更のための判断材料が提供されないため、鉱山などで稼働する稼働機械１の故障診断においては、（１）部品がロット数が少なく高額であるため、様々な条件を模擬した故障試験を行うことが困難である、（２）稼働機械１Ａ，１Ｂの稼働現場の条件は現場ごとに異なる、（３）同じ現場であっても稼働機械１Ａ，１Ｂの運転員７の操作状況によって稼働条件が異なる、等の問題に対応することができず、アラームの精度の向上とそれに伴う誤報や失報の低減は困難であった。
これに対し、表示装置９に対して現行の異常判定基準５２Ａおよび新規の異常判定基準５２Ｂを表示させるための出力部５９を備えている本発明の故障診断装置は、非常に高度な判断を要求される異常判定基準５２の変更のための判断材料を提供することが可能となり、異常判定基準５２の更新を安全かつ正確に実施することができるようになり、アラームの精度向上に大きく寄与する。特に、マイニング分野での上記（１）〜（３）等の特異性に対応できるようになる、との効果を奏する。
また、鉱山などで稼働する稼働機械１の故障診断においては、前述の（１）〜（３）のような問題があるため、異常判定基準５２を更新するか否かの判断は非常に慎重に行う必要があることから非常に高度な判断が求められるが、本発明の故障診断装置は、自動で異常判定基準５２を更新せずに、ディスパッチャ６や保守員８等の熟練した人間の判断を求めた上で異常判定基準５２を更新するため、必要以上に異常判定基準５２が更新されず、また異常判定基準５２が適切であるか否かを常に監視することができ、アラームの精度の向上により寄与することが可能となるとの効果が得られる。

また、異常判定結果照合部５６は、異常判定部５３によって判定された異常判定結果５４と稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴５５とを用いて、異常判定結果５４が適切であるか否かを判定するため、異常判定結果５４が適切であるか否かの判定精度をより向上させることができる。

更に、異常判定基準修正部５７は、出力部５９によって表示装置９に表示された現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとのいずれかが異常判定部５３で用いる異常判定基準５２に適しているか、との入力信号をうけて、異常判定部５３が判定に用いる異常判定基準５２を更新することで、現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとの何れが適しているかの判断の入力を受けた上での異常判定基準５２の更新がより確実に実施可能となる。

また、出力部５９によって表示装置９に表示された現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとのいずれかが異常判定部５３で用いる異常判定基準５２に適しているか、を入力するための入力部５８を更に備え、異常判定基準修正部５７は、入力部５８からの入力信号をうけて、異常判定部５３が判定に用いる異常判定基準５２を更新することにより、現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとの何れが適しているかの判断の入力を受けた上での異常判定基準５２の更新が更に確実に実施可能となる。

また、異常判定結果照合部５６は、異常判定結果５４が適切でないと判定されたときは、予め設定されたリードタイムを用いて新規の異常判定基準５２Ｂを求めるため、新規の異常判定基準５２Ｂの精度をより高いものとすることができる。

また、出力部５９は、現行の異常判定基準５２Ａ、新規の異常判定基準５２Ｂに加え、更に、異常判定部５３が出力する異常判定結果５４と、稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴５５とを表示装置９に出力するため、現行の異常判定基準５２Ａと新規の異常判定基準５２Ｂとのいずれかが基準にふさわしいかを判断する判断材料をより多く提供することができ、より安全かつ正確な異常判定基準５２の変更の要否の判断をするための材料を提供することが可能になる。

なお、本発明は上記の実施形態に限られず、種々の変形、応用が可能なものである。

例えば、稼働機械１は、油圧ショベル１Ａやダンプトラック１Ｂに限られず、鉱山で稼働している機械のすべてに適用可能である。
また、故障診断する部品として油圧ポンプを例示したが、もちろんこれに限定されず、センサ３０によってセンシングすることが可能な部品であれば故障診断の対象とすることができる。

また、保守員８は、機械管理装置３からの情報を受信して表示する携帯端末（図示せず）を保持し、この携帯端末で表示された情報から判断して保守作業や異常判定基準の更新の要否の判断を行うようにしてもよい。

さらに、図２０に示すように、表示装置９の非管理画面には、現行の異常判定基準５２Ａ，新規の異常判定基準５２Ｂ，保守作業履歴２００１，アラーム履歴２００２に加えて、現行の異常判定基準５２Ａから新規の異常判定基準５２Ｂに変更すると失報率や誤報率の低減率２００３を表示することが望ましい。
この場合、例えば、異常判定結果照合部５６は、現行の異常判定基準５２Ａを用いる時の失報率，誤報率を過去のアラームの出力された日時と現行の異常判定基準５２Ａにおける判定閾値とから求め、また、新規の異常判定基準５２Ｂを用いる時の失報率，誤報率を過去のアラームの出力された日時と新規の異常判定基準５２Ｂにおける判定閾値とから求めるとともに、現行の異常判定基準５２Ａを用いる時の失報率，誤報率との差を求め、出力部５９を介して表示装置９に表示させる。

また、上記の実施形態では、故障診断装置のうち各種センサ３０を除く大部分の構成を管理事務所２の機械管理装置３が備えている形態について説明したが、稼働機械１の運転員７が十分に熟練している場合などは、図２１に示すように、稼働機械１に本発明の故障診断装置の全構成を設けてもよい。
この場合、稼働機械１の運転室に設けた画面に図２０に示すような画面を表示させ、運転員７の判断を仰ぐようにする。

１…稼動機械、
１Ａ…油圧ショベル、
１Ｂ…ダンプトラック、
２…管理事務所、
３…機械管理装置、
４…無線通信システム、
４Ａ，４Ｂ…無線通信システム、
５…機械状態診断部、
７…運転員、
９…表示装置、
６…ディスパッチャ（管理者）、
８…保守員、
２０…車載コントローラ、
２０２…記憶装置、
２０１…演算装置、
３０…各種センサ、
５０…記憶部、
５１…判定対象データ、
５２…異常判定基準、
５２Ａ…現行の異常判定基準、
５２Ｂ…新規の異常判定基準、
５３…異常判定部、
５４…異常判定結果、
５５…保守作業履歴、
５６…異常判定結果照合部、
５７…異常判定基準修正部、
５８…入力部、
５９…出力部、
７０，９０，１１０，１３０，１５０，１７０…グラフ、
８０…アラーム、
１００１，１２０１，１４０１，１６０１，１８０１，２００１…保守作業履歴、
１００２，１２０２，１４０２，１６０２，１８０２，２００２…アラーム履歴、
２００３…低減率、
２２０４…変更指示部、
Ｔ１１，Ｔ１２，Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ２２，Ｔ２１，Ｔ３１，Ｔ３２，Ｔ３３…日時、
ＴＨ１＿Ｐ１，ＴＨ２１＿Ｐ１，ＴＨ２２＿Ｐ１，ＴＨ３１＿Ｐ１，ＴＨ３３＿Ｐ１…判定閾値、
ｐ１…センサ値。

Claims (7)

1. 稼働機械に搭載され、この稼働機械の各部品の稼働状態を検知するためのセンシング部と、
   このセンシング部から受け取った少なくとも１つのセンサデータと異常判定基準とに基づいて前記各部品の稼働状態における異常の有無を判定する異常判定部と、
   前記異常判定結果が適切であるか否かを判定し、この判定結果から新規の異常判定基準を求める異常判定結果照合部と、
   前記異常判定部が異常の有無を判定する際に用いた現行の異常判定基準、前記異常判定結果照合部によって求められた新規の異常判定基準を表示装置に出力するための出力部と、
   前記異常判定部が判定に用いる異常判定基準を更新する異常判定基準修正部とを備えた
   ことを特徴とする故障診断装置。
2. 請求項１に記載の故障診断装置は、
   前記異常判定結果照合部は、前記異常判定部によって判定された異常判定結果と前記稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴とを用いて前記異常判定結果が適切であるか否かを判定する
   ことを特徴とする故障診断装置。
3. 請求項１に記載の故障診断装置において、
   前記異常判定基準修正部は、前記出力部によって前記表示装置に表示された前記現行の異常判定基準と前記新規の異常判定基準とのいずれかが前記異常判定部で用いる異常判定基準に適しているか、の入力信号をうけて、前記異常判定部が判定に用いる異常判定基準を更新する
   ことを特徴とする故障診断装置。
4. 請求項３に記載の故障診断装置において、
   前記出力部によって前記表示装置に表示された前記現行の異常判定基準と前記新規の異常判定基準とのいずれかが前記異常判定部で用いる異常判定基準に適しているか、を入力するための入力部を更に備え、
   前記異常判定基準修正部は、前記入力部からの入力信号をうけて、前記異常判定部が判定に用いる異常判定基準を更新する
   ことを特徴とする故障診断装置。
5. 請求項１に記載の故障診断装置において、
   前記異常判定結果照合部は、前記異常判定結果が適切でないと判定されたときは、予め設定されたリードタイムを用いて新規の異常判定基準を求める
   ことを特徴とする故障診断装置。
6. 請求項１に記載の故障診断装置において、
   前記出力部は、前記現行の異常判定基準、前記新規の異常判定基準に加え、更に、前記異常判定部が出力する異常判定結果と、前記稼働機械の稼働状態を維持するために実施された保守作業履歴とを前記表示装置に出力する
   ことを特徴とする故障診断装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の故障診断装置を備えたことを特徴とする稼働機械。

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