JP4460800B2

JP4460800B2 - 制御装置における異常予測方法および装置

Info

Publication number: JP4460800B2
Application number: JP2001176244A
Authority: JP
Inventors: 照久野口; 堅司藤井; 公雄和田; 健正木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: JP2002366023A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御装置の各構成部位の異常状態の発生時期を予測する制御装置における異常予測方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、制御装置の１つであるライディングシミュレーション装置においては、その構成部材の動作状態をリアルタイムで監視し、動作状態が所定の許容範囲を超過したことを検出した際、装置を緊急停止させ、不具合部位の修理や故障した部品の交換を行っている。この場合、不具合が発生してから保守員が現地に到着し修理が完了するまでの間、ライディングシミュレーション装置を使用することができないため、例えば、教習所における授業を進行することができないといった問題が発生する。
【０００３】
また、制御装置の保守点検作業は、通常、一定の期間を設定して保守員が現地に赴き、部品の状態を確認し、経験に基づいて必要な部品交換等を行っているが、保守員が確認した際に必ずしも不具合個所を発見できるものとは限らない。従って、適切な時期における保守作業を遂行することは、極めて困難である点が指摘されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、制御装置の構成部位の異常発生時期を高精度に予測し、あるいは、異常点検時期を的確に設定することのできる制御装置における異常検出方法および装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、制御装置が停止状態にあるときの各構成部位の状態情報を取得する第１ステップと、
取得した前記状態情報を時系列データとして記憶する第２ステップと、
前記時系列データと、過去の故障状態を示す複数の故障履歴データとを比較し、当該構成部位の異常発生時期を予測する第３ステップと、
からなることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、制御装置の各構成部位の状態情報を検出する状態情報検出手段と、
検出された前記状態情報を時系列データとして記憶する時系列データ記憶手段と、
過去の故障状態を示す複数の故障履歴データを記憶する故障履歴データ記憶手段と、
前記時系列データと前記故障履歴データとを比較し、当該構成部位の異常発生時期を予測する異常発生時期予測手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
この場合、時系列データに最も近い特性を示す故障履歴データを選択し、そのデータから故障が発生した時期を求め、その時期を異常発生時期として予測することができる。
【０００８】
また、制御装置の累積動作時間データを求め、この累積動作時間データの時間的変化から制御装置の保守時期を予測した後、異常発生時期と保守時期の早い方の時期を異常点検時期に設定することにより、異常が発生する以前の適切な時期に当該制御装置の保守作業を遂行することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る制御装置における異常予測方法および装置について、好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１０】
図１は、制御装置の一例であるライディングシミュレーション装置１０を示す。該装置１０は、基台１２上に配設された模擬車体１４を備える。模擬車体１４は、乗車員１１による各操作状態を検出するセンサ部４０（状態情報検出手段）と、センサ部４０によって検出された操作状態に従って作動する作動部１６とを備え、制御部６０によって制御される。
【００１１】
センサ部４０は、図２の制御ブロック図に示すように、乗車員１１によるスロットルの操作量を検出するスロットルセンサ４２と、クラッチの切替状態を検出するクラッチセンサ４４と、フロントブレーキの操作量を検出するフロントブレーキセンサ４６と、リアブレーキの操作量を検出するリアブレーキセンサ４８と、ステアリングの舵角を検出するステアリングセンサ５０と、乗車員１１の体重移動による模擬車体１４の傾斜角を検出するリーンセンサ５２と、模擬車体１４の各部の温度を検出する温度センサ５６と、各センサに対して供給される基準電圧を検出する基準電圧検出部５４とを備える。
【００１２】
作動部１６は、スロットルセンサ４２の検出値に基づく模擬車体１４の速度およびエンジン回転速度を表示するスピードメータ１８および回転計２０と、ステアリングセンサ５０の検出値に基づいてステアリングに所定のトルクを付与するステアリングモータ２４と、センサ部４０の各検出値に基づいて模擬車体１４のロール角、ピッチ角を設定するローリングモータ２８およびピッチングモータ３２とを備える。
【００１３】
センサ部４０は、入力部７２を介して各検出値を処理部６４に供給する。また、処理部６４は、センサ部４０による検出値に基づいて生成した制御信号を出力部７０を介して作動部１６に供給する。なお、出力部７０と、作動部１６を構成するステアリングモータ２４、ローリングモータ２８およびピッチングモータ３２との間には、制御信号を駆動信号に変換するドライバ基板２２、２６および３０が配設される。
【００１４】
制御部６０を構成する処理部６４には、センサ部４０によって検出された各検出値を時系列データとして記憶するとともに、ライディングシミュレーション装置１０を構成する各構成部位の過去の故障状態を示す複数の故障履歴データを記憶するメモリ６２（時系列データ記憶手段、故障履歴データ記憶手段）と、時系列データを処理することで模擬車体１４の構成部位の経時劣化を予測する経時劣化予測部９０（異常発生時期予測手段）と、構成部位の異常発生時期および予測保守時期からメンテナンス時期を予測するメンテナンス時期予測部９２（保守時期予測手段、異常点検時期設定手段）と、モニタ８４、操作部８６およびプリンタ８８とが接続される。
【００１５】
本実施の形態のライディングシミュレーション装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作につき図３を用いて説明する。
【００１６】
先ず、オペレータによって、ライディングシミュレーション装置１０の電源が投入される（ステップＳ１）。次に、オペレータは、教習を行うべき乗車員１１に適応したシミュレーションモードを設定する（ステップＳ２）。なお、シミュレーションモードでは、例えば、乗車員１１の受講Ｎｏ、二輪車か四輪車か等を決める運転モードの設定、模擬走行するコースの設定、オートマティック車またはマニュアル車の車種選択等が行われる。前記シミュレーションモードの設定が完了した後、オペレータは、模擬車体１４によるシミュレーションの開始を指示する（ステップＳ３）。
【００１７】
このとき、乗車員１１による操作に先立ち、処理部６４は、入力部７２を介してセンサ部４０から検出値を取得する（ステップＳ４）。取得された各検出値は、時系列データとしてメモリ６２に格納される（ステップＳ５）。
【００１８】
ここで、図４は、時系列データとしてメモリ６２に格納された検出値の説明図である。各検出値は、取得した時間の順にメモリ６２に格納される。時系列データとしては、検出日データＡ₁〜Ａ_n、検出時刻データＢ₁〜Ｂ_n、サイクルモードデータＣ₁〜Ｃ_n、サイクルＯＮ累計時間データＤ₁〜Ｄ_n、サーボＯＮ累計時間データＥ₁〜Ｅ_n、走行ＯＮ累計時間データＦ₁〜Ｆ_n、温度センサ５６により検出された温度データＧ₁〜Ｇ_n、基準電圧検出部５４により検出されたセンサ基準電圧データＨ₁〜Ｈ_n、スロットルセンサ４２により検出されたスロットルデータＩ₁〜Ｉ_n、クラッチセンサ４４により検出されたクラッチデータＪ₁〜Ｊ_n、フロントブレーキセンサ４６により検出されたフロントブレーキデータＫ₁〜Ｋ_n、リアブレーキセンサ４８により検出されたリアブレーキデータＬ₁〜Ｌ_n、ステアリングセンサ５０により検出されたステアリングデータＭ₁〜Ｍ_n、リーンセンサ５２により検出されたリーンデータＮ₁〜Ｎ_nが取得され格納される。
【００１９】
なお、サイクルモードデータＣ₁〜Ｃ_nとは、検出値を取得する装置状態が走行開始前であるか走行終了後であるかを表すデータである。サイクルＯＮ累計時間データＤ₁〜Ｄ_nとは、ライディングシミュレーション装置１０が起動している（電源が入っている）状態の累計時間を表すデータである。サーボＯＮ累計時間データＥ₁〜Ｅ_nとは、模擬車体１４が作動可能となっている状態の累計時間を表すデータであり、走行ＯＮ累計時間データＦ₁〜Ｆ_nとは、乗車員１１による模擬走行が実施されている状態の累計時間を表すデータである。
【００２０】
時系列データがメモリ６２に記憶された後、乗車員１１による模擬走行が開始される（ステップＳ６）。
【００２１】
模擬走行中において、処理部６４は、乗車員１１の操作に基づくセンサ部４０からの検出値を読み込み、その検出値に従って所定の制御信号を生成し、出力部７０を介して作動部１６に出力し、スピードメータ１８、回転計２０、ステアリングモータ２４、ローリングモータ２８、ピッチングモータ３２を動作させる。これによって、模擬走行が実行される。
【００２２】
模擬走行中において、処理部６４は、センサ部４０からの検出値を所定の設定値とリアルタイムで比較し、所望の許容範囲内にあるか否かの判定を行う（ステップＳ７）。許容範囲内にある場合には、オペレータによる走行終了の指示があるまで、模擬走行を続行する（ステップＳ８）。
【００２３】
模擬走行が終了すると、処理部６４は、ステップＳ５の場合と同様に、入力部７２を介してセンサ部４０から検出値を取得し（ステップＳ９）、取得された各検出値を時系列データとしてメモリ６２に格納する（ステップＳ１０）。なお、この場合の時系列データにおいて、サイクルモードデータＣ₁〜Ｃ_nは、ライディングシミュレーション装置１０の状態が走行終了後であることを表すデータとして設定される。
【００２４】
一方、ステップＳ７において、センサ部４０からの検出値に異常があると判定された場合、処理部６４は、シミュレーション動作を異常停止させた後（ステップＳ１１）、異常状態を示すメッセージコードを時系列データとともにメモリ６２に記憶させ（ステップＳ１２）、モニタ８４に異常状態を表示し（ステップＳ１３）、オペレータに報知する。
【００２５】
以上のようにして、模擬走行が行われるとともに、模擬走行の前後におけるライディングシミュレーション装置１０の各構成部位の状態の時系列データが記録される。
【００２６】
次に、取得された時系列データに基づくライディングシミュレーション装置１０の異常予測方法につき、図５に示すフローチャートに従って説明する。
【００２７】
ステップＳ３０において、処理部６４はメモリ６２から時系列データと故障履歴データとを読み出し、経時劣化予測部９０に転送する。
【００２８】
前記経時劣化予測部９０は、ライディングシミュレーション装置１０の各構成部位の経時劣化を予測し、経時劣化予測日Ｄ１を算出する（ステップＳ３１）。
【００２９】
ここで、経時劣化予測処理の詳細について図６を用いて説明する。なお、故障履歴データとは、各構成部位の過去に取得した経時劣化変動パターンを示すデータであり、複数パターンが設定されている。図６における波形Ａ、Ｂ、Ｃは、例えば、複数のスロットルセンサ４２についての過去の経時劣化変動パターンを示したものである。また、波形Ｘは、取得された当該ライディングシミュレーション装置１０におけるスロットルセンサ４２のスロットルデータＩ₁〜Ｉ_nをプロットしたものである。
【００３０】
経時劣化予測部９０は、スロットルデータＩ₁〜Ｉ_nの波形Ｘと経時劣化変動パターン（Ａ、Ｂ、Ｃ）とを比較し、波形Ｘの採取日Ｄ０までの変動パターンに最も近似する経時劣化変動パターン（Ａ、Ｂ、Ｃ）を検索する。この場合、経時劣化変動パターンＣがもっとも波形Ｘに近い変化を示していると判断される。
【００３１】
当該スロットルセンサ４２に対する基準値からの変動許容限界値を経時劣化基準（経時劣化に至ったと判断される変動値）Ｌ１とすると、検索された経時劣化変動パターンＣが経時劣化に至るのに要する日（経時劣化予測日）Ｄ１は、図６から求めることができる。そこで、この日Ｄ１を波形Ｘからなるスロットルセンサ４２が経時劣化すると予測する経時劣化予測日に設定する。
【００３２】
すなわち、ある部品の経時劣化はある特定の規則性をもって進行することが多く、ある時点における該部品の経時劣化変動パターンが、過去のあるパターンに近似しているならば、その時点からの経時劣化変動パターンもおおよそ過去のあるパターンに近似すると予測できるため、過去の変動パターンから経時劣化予測日Ｄ１を求めることができる。
【００３３】
なお、過去の経時劣化変動パターンＡ、Ｂ、Ｃは部品の製品仕様から生成してもよいし、設計評価段階に得られたデータを用いてもよい。勿論、前記時系列データを流用してもよい。さらに、この経時劣化変動パターンをより多く具備させることにより、近似の精度を向上させ、前記経時劣化予測日Ｄ１の信頼度を一層向上させることができる。
【００３４】
処理部６４は、経時劣化予測部９０から前記経時劣化予測日Ｄ１を受信してメモリ６２に記憶する（ステップＳ３２）。
【００３５】
また、処理部６４は、メモリ６２から時系列データを読み出し、メンテナンス時期予測部９２に転送する（ステップＳ３３）。メンテナンス時期予測部９２は、ライディングシミュレーション装置１０の各構成部位に対して設定されるメンテナンス時期（保守時期）を予測し、メンテナンス時期予測日Ｄ２を算出する（ステップＳ３４）。
【００３６】
ここで、メンテナンス時期予測処理の詳細について図７を用いて説明する。なお、図７における波形Ｙは、例えば、サイクルＯＮ累計時間データＤ₁〜Ｄ_nをプロットしたものである。
【００３７】
通常、ライディングシミュレーション装置１０等の制御装置においては、使用許容時間が設定されており、その使用許容時間としてメンテナンス適用基準時間Ｌ２が予め設定される。
【００３８】
一方、ライディングシミュレーション装置１０の納入先、例えば、教習所等では、一日の教習時間がある程度決まっているので、一日に前記ライディングシミュレーション装置１０が稼動する時間、すなわちサイクルしている累積時間はほぼ一定である。従って、前記サイクルＯＮ累計時間は、ほぼ一次曲線的に増加していくものと見なすことができる。
【００３９】
そこで、図７において、波形Ｙの採取日Ｄ０までのサイクルＯＮ累計時間データＤ₁〜Ｄ_nの変動パターンを１次式で近似し、その延長線とメンテナンス適用基準時間Ｌ２とが交差する点の日をメンテナンス時期予測日Ｄ２として求める。
【００４０】
処理部６４は、メンテナンス時期予測部９２から前記メンテナンス時期予測日Ｄ２を受信してメモリ６２に記憶する（ステップＳ３５）。
【００４１】
次いで、処理部６４は、前記経時劣化予測日Ｄ１とメンテナンス時期予測日Ｄ２との大小比較を行い（ステップＳ３６）、値が小さい方、すなわち日数の少ない方を次回メンテナンス日とする（ステップＳ３７またはステップＳ３８）。なお、処理部６４は、決定した次回メンテナンス日をモニタ８４やプリンタ８８に出力する。
【００４２】
以上説明したメンテナンス時期予測処理は、基本的には任意のタイミングで実行可能であり、どのぐらいの頻度で、いつ行うか、または検出結果をどのように処理するかについては、処理速度等の製品性能、部品のＭＴＢＦ（平均故障間隔）を含めた製品仕様や保守体制等によって決定され、例えば、ライディングシミュレーション装置１０の起動時や終了時に行ってもよく、また、保守員が訪れたときにのみ行ってもよい。
【００４３】
なお、本発明に係る異常予測装置を含むライディングシミュレーション装置１０は、図８または図９に示すように構成することもできる。
【００４４】
すなわち、図８に示すライディングシミュレーション装置１０ａにおいては、図２に示すライディングシミュレーション装置１０の経時劣化予測部９０およびメンテナンス時期予測部９２で異常予測処理を行うのではなく、処理部６４に接続されたデータ取出部１４０を介してフロッピーディスク等の記憶媒体１４２に対して、メモリ６２に記憶された時系列データを出力する。そして、時系列データを記憶した記憶媒体１４２は、任意のタイミングおいて、遠隔地あるいは他の作業室にある異常予測装置に装填され、その異常予測装置において異常予測処理を行うように構成することができる。
【００４５】
また、図９に示すライディングシミュレーション装置１０ｂにおいては、通信部１５０から通信回線１５４を介して時系列データを外部の異常予測装置１５２に転送し、異常予測処理を行うように構成することができる。この場合、図８に示すライディングシミュレーション装置１０ａに比較して、より迅速な異常予測処理が可能となる。
【００４６】
ライディングシミュレーション装置１０ａ、１０ｂを図８、図９のように構成することにより、ライディングシミュレーション装置１０に比較して異常予測処理の迅速性は若干低下するものの、経時劣化予測部９０およびメンテナンス時期予測部９２をライディングシミュレーション装置１０毎に備える必要がなくなり、装置構成が簡素化するとともにコストの低廉化も可能となる。
【００４７】
このように、本実施の形態に係る異常予測装置は、図２に示すように、ライディングシミュレーション装置１０に組み込んでリアルタイムに実施してもよく、あるいは、図８または図９のように外部装置で実施できるように構成してもよい。さらに、図２の構成に、図８または図９の構成を組み合わせることができることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、制御装置の構成部位の経時劣化時期を的確に予測することができ、これによって適切な時期にメンテナンスを実行することができる。従って、制御装置の動作中における異常状態の発生を回避し、結果的には、制御装置の故障率を低下させ、信頼性を著しく向上させることができる。また、保守員による保守点検作業を効果的に行うことができるため、保守作業に要する負担を軽減できる、という効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るライディングシミュレーション装置の全体構成図である。
【図２】本発明に係るライディングシミュレーション装置の異常予測装置を含む制御回路ブロック図である。
【図３】本発明に係るライディングシミュレーション装置における動作フローチャートである。
【図４】記憶手段に格納される時系列データの説明図である。
【図５】経時劣化予測処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】経時劣化データと故障履歴データとの比較説明図である。
【図７】累計時間データとメンテナンス適用基準時間データとの比較説明図である。
【図８】本発明に係るライディングシミュレーション装置の他の制御回路ブロック図である。
【図９】本発明に係るライディングシミュレーション装置の他の制御回路ブロック図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ…ライディングシミュレーション装置
１４…模擬車体１６…作動部
４０…センサ部６０…制御部
６２…メモリ６４…処理部
７０…出力部７２…入力部
９０…経時劣化予測部９２…メンテナンス時期予測部
１４０…データ取出部１４２…記憶媒体
１５０…通信部１５２…異常予測装置
１５４…通信回線

Claims

複数の構成部位と、前記各構成部位に接続されるセンサ部と、を備える制御装置における前記複数の構成部位の異常予測方法であって、
前記制御装置の電源が入っているときで、前記複数の構成部位が停止状態にあるときに、処理部が、前記センサ部を通じて前記各構成部位の状態情報を取得する第１ステップと、
取得した前記状態情報を時系列データとして前記処理部が記憶手段に記憶する第２ステップと、
経時劣化予測部が、前記時系列データの変動パターンと、過去の故障状態を示す複数の故障履歴データの各変動パターンとを比較し、前記時系列データの変動パターンに最も近似する前記故障履歴データの変動パターンに基づき当該構成部位の異常発生時期を予測する第３ステップと、
からなることを特徴とする制御装置における異常予測方法。
請求項１記載の方法において、
さらに、メンテナンス時期予測部を備え、前記処理部が、前記記憶手段に前記制御装置の電源が入っている累積動作時間データを記憶させるとともに、前記メンテナンス時期予測部が、前記処理部を通じて前記記憶手段から前記制御装置の電源が入っている前記累積動作時間データを前記時系列データとして取得する第４ステップと、
前記メンテナンス時期予測部が、前記累積動作時間データの時間的変化から、前記制御装置の保守時期を予測する第５ステップと、
前記処理部が、予測された前記異常発生時期と、予測された前記保守時期とを比較し、早い方の時期を異常点検時期として設定する第６ステップと、
からなることを特徴とする制御装置における異常予測方法。
請求項１または２記載の方法において、
前記制御装置は、乗車員による操作状態に従って作動する前記各構成部位を有する模擬車体を備え、
前記第１ステップにおいて、前記処理部は、前記模擬車体の電源が入っているときで走行開始前又は走行終了後の前記停止状態時に、前記センサ部を通じて前記各構成部位の状態情報を取得する
ことを特徴とする制御装置における異常予測方法。
複数の構成部位と、前記各構成部位に接続されるセンサ部と、を備える制御装置における前記複数の構成部位の異常予測装置であって、
前記制御装置の電源が入っているときで、前記複数の構成部位が停止状態にあるときに前記センサ部を通じて前記各構成部位の状態情報を取得する処理部と、
取得した前記状態情報を時系列データとして記憶する記憶手段と、
過去の故障状態を示す複数の故障履歴データの各変動パターンと、前記時系列データの変動パターンとを比較し、前記時系列データの変動パターンに最も近似する前記故障履歴データの変動パターンに基づき当該構成部位の異常発生時期を予測する経時劣化予測部と、
を備えることを特徴とする制御装置における異常検出装置。
請求項４記載の装置において、
前記処理部が、前記記憶手段に前記制御装置の電源が入っている累積動作時間データを記憶させる機能を有し、
前記処理部を通じて前記記憶手段から前記制御装置の電源が入っている前記累積動作時間データを前記時系列データとして取得し、取得した前記累積動作時間データの時間的変化から、前記制御装置の保守時期を予測するメンテナンス時期予測部を、さらに備え、
前記処理部は、予測された前記異常発生時期と、予測された前記保守時期とを比較し、早い方の時期を異常点検時期として設定する
ことを特徴とする制御装置における異常検出装置。
請求項４または５記載の装置において、
前記制御装置は、乗車員による操作状態に従って作動する前記各構成部位を有する模擬車体を備え、
前記処理部は、前記模擬車体の電源が入っているときで走行開始前又は走行終了後の前記停止状態時に、前記センサ部を通じて前記各構成部位の状態情報を取得する
ことを特徴とする制御装置における異常検出装置。