JP5099066B2 - エネルギー監視装置およびその制御方法、ならびにエネルギー監視プログラム - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態について図1〜図7を参照して説明する。本実施形態の内容について説明する前に、機器の状態と、本実施形態によって算出される消費エネルギーの改善余地量とについて、図2を参照して説明する。
次に、本発明の別の実施形態について、図8・図9を参照して説明する。本実施形態のエネルギー監視システム5は、図1〜図7に示すエネルギー監視システム5に比べて、波形モデルDB記憶部31が記憶する波形モデルDBを作成する構成が追加されている。
次に、本発明のさらに別の実施形態について、図11〜図17を参照して説明する。本実施形態のエネルギー監視システム5は、図1〜図7に示すエネルギー監視システム5に比べて、サイクル検出部25の動作が異なる。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
f(x)=1/(1+exp(s×(x−fc)))
ここで、fcは、f=1/2であるときのxの値を表し、本実施形態ではカットオフ周波数に対応する。また、本実施形態では、カットオフ周波数fc=基本周波数f0×パラメータParamとしている。また、sは、ロジスティック関数の減少率を表しており、0≦s≦1の範囲をとる。
所定数=a/(f0*tsampling) (但し、小数点以下は切り上げ)
ここで、tsamplingは、データ計測のサンプリング周期を表している。また、(f0*tsampling)−1は、基本周期T0(=1/f0)のデータ数を表し、aはその係数を表している。本実施例ではa=0.3である。例えば、f0=0.1719Hz、tsampling=0.6秒の場合、上記所定数=3となり、下位の3個の電力値の中央値を算出することになる。
次に、本発明のさらに別の実施形態について、図18〜図20を参照して説明する。図18は、本実施形態のエネルギー監視システム5のエネルギー監視装置1において、制御部10に含まれるサイクル検出部25と、これに用いられるデータを記憶する記憶部との概略構成を示している。
次に、本発明のさらに別の実施形態について、図21および図22を参照して説明する。本実施形態のエネルギー監視システム5は、図18〜図20に示すエネルギー監視システム5に比べて、制御部10にパターン波形作成部(波形パターン作成手段)113が追加されている点が異なる。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明のさらに別の実施形態について、図23〜図26を参照して説明する。本実施形態のエネルギー監視システム5は、図1〜図7に示すエネルギー監視システム5に比べて、分割部26の動作が異なる。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
f(t)=|{(期間Lsの電力データの平均値)−(期間Rsの電力データの平均値)}2|/{(期間Lsの電力データの分散値)+(期間Rsの電力データの分散値)}
ここで、期間Lsと期間Rsとは、1サイクルの期間のうち、或る時点tよりも前の期間と後ろの期間とをそれぞれ表す。時点tが上記遷移時点である場合、期間Lsの電力データの平均値が大きくなり、期間Rsの電力データの平均値が小さくなり、期間Lsおよび期間Rsの電力データの分散値が小さくなるので、特徴値f(t)は最大となる。逆に言えば、特徴値f(t)が最大となる場合、時点tが上記遷移時点となり、期間Lsが付加価値創出期間tavとなり、期間Rsが無付加価値期間tanとなる。従って、1サイクルの電力データから特徴値f(t)が最大となる時点tを特定することにより、上記1サイクルの電力データを、付加価値創出期間tavの電力データと無付加価値期間tanの電力データとに分割することができる。
2 電力量計
3 加工機
4 PLC
5 エネルギー監視システム
10 制御部
11 記憶部
12 受信部
13 表示部
14 入力部
20 電力データ取得部(取得手段)
21 ムダ評価部
22 表示制御部
25 サイクル検出部(検出手段)
26 分割部(分割手段)
27 積算部(算出手段)
30 電力データ記憶部
31 波形モデルDB記憶部
32 評価結果記憶部
41 波形取得部
42 前処理部
43 特徴抽出部
44 識別部
45 結果出力部
50 検出データ取得部(取得手段)
51 モデルDB作成部
55 サイクル抽出部(抽出手段)
56 波形モデル作成部(波形モデル作成手段)
57 分割条件設定部(分割条件設定手段)
100 設計値記憶部
101 パラメータ記憶部
102 条件記憶部
103 パターン波形記憶部
110 周波数解析部(周波数解析手段)
111 フィルタ処理部(フィルタ処理手段)
112 サイクル開始検出部(サイクル開始検出手段)
113 パターン波形作成部(波形パターン作成手段)
120 FFT部
121 基本周波数検出部
122 関数決定部
123 フィルタ処理実行部
124 2階微分演算部
125 閾値決定部
126 開始時刻検出部
130 パターン照合部
131 開始時刻検出部
132 正常波形抽出部
133 パターン作成部
140 外れ値補正部
141 特徴値算出部(特徴値算出手段)
142 遷移時点決定部(開始時点特定手段)
tan 無付加価値期間
tav 付加価値創出期間
Dct サイクルタイム設計値
f(t) 特徴値
Claims (12)
- 処理を実行する機器が稼働状態にて消費した消費エネルギーのうち、改善を為しうる量である改善余地量を算出するエネルギー監視装置であって、
上記消費エネルギーに関する物理量の時系列データを取得する取得手段と、
該取得手段が取得した時系列データの中から、所定時間の時系列データを検出する検出手段と、
該検出手段が検出した時系列データを分割する分割手段と、
該分割手段によって分割された部分から、上記処理による付加価値を創出していない無付加価値部分の消費エネルギーを、上記改善余地量として算出する算出手段とを備えることを特徴とするエネルギー監視装置。 - 上記検出手段が検出する時系列データは、上記機器が上記処理を開始してから終了するまでの1サイクルの時系列データであることを特徴とする請求項1に記載のエネルギー監視装置。
- 上記物理量は、電力または電流であることを特徴する請求項1または2に記載のエネルギー監視装置。
- 上記1サイクルの時系列データの波形モデルを示す波形モデル情報と、上記分割手段が分割するための条件である分割条件とを予め記憶する記憶部をさらに備えており、
上記検出手段は、上記記憶部に記憶された波形モデル情報に適合する1サイクルの時系列データを検出しており、
上記分割手段は、上記記憶部に記憶された分割条件に基づいて分割することを特徴とする請求項2に記載のエネルギー監視装置。 - 上記取得手段が取得した物理量の時系列データを用いて、上記波形モデル情報を作成する波形モデル作成手段をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載のエネルギー監視装置。
- 上記機器が上記処理を開始してから終了するまでの期間の計画値であるサイクルタイム設計値を予め記憶する記憶部をさらに備えており、
上記検出手段は、上記サイクルタイム設計値に基づいて、上記1サイクルの時系列データの開始時点を検出するサイクル開始検出手段を備えることを特徴とする請求項2、4、および5の何れか1項に記載のエネルギー監視装置。 - 上記1サイクルの時系列データの波形パターンを示す波形パターン情報を記憶する記憶部をさらに備えており、
上記サイクル開始検出手段は、上記記憶部に記憶された波形パターン情報に適合する1サイクルの時系列データを検出することにより、上記1サイクルの時系列データの開始時点を検出することを特徴とする請求項6に記載のエネルギー監視装置。 - 上記1サイクルの時系列データの波形パターンを示す波形パターン情報を記憶する記憶部と、
上記検出手段が検出した1サイクルの時系列データを複数個利用して、上記波形パターンを作成して上記記憶部に記憶する波形パターン作成手段とをさらに備えることを特徴とする請求項2、4、5、6、および7の何れか1項に記載のエネルギー監視装置。 - 上記分割手段は、
上記検出手段が検出した1サイクルの時系列データに基づいて、上記1サイクルの期間
を或る時点で分割する特徴値を算出する特徴値算出手段と、
該特徴値算出手段が算出した特徴値に基づいて、上記処理による付加価値を創出していない無付加価値期間の開始時点を特定する開始時点特定手段とを備えることを特徴とする請求項2、4、5、6、7、および8の何れか1項に記載のエネルギー監視装置。 - 上記算出手段は、上記分割手段によって分割された部分から、上記処理による付加価値を創出している付加価値創出部分の消費エネルギーをさらに算出することを特徴とする請求項1から9までの何れか1項に記載のエネルギー監視装置。
- 処理を実行する機器が稼働状態にて消費した消費エネルギーのうち、改善を為しうる量である改善余地量を算出するエネルギー監視装置の制御方法であって、
上記消費エネルギーに関する物理量の時系列データを取得する取得ステップと、
該取得ステップにて取得された時系列データの中から、所定時間の時系列データを検出する検出ステップと、
該検出ステップにて検出された時系列データを分割する分割ステップと、
該分割ステップによって分割された部分から、上記処理による付加価値を創出していない無付加価値部分の消費エネルギーを、上記改善余地量として算出する算出ステップとを含むことを特徴とするエネルギー監視装置の制御方法。 - 処理を実行する機器が稼働状態にて消費した消費エネルギーのうち、改善を為しうる量である改善余地量を算出するエネルギー監視装置を動作させるためのエネルギー監視プログラムにおいて、
上記消費エネルギーに関する物理量の時系列データを取得する取得ステップと、
該取得ステップにて取得された時系列データの中から、所定時間の時系列データを検出する検出ステップと、
該検出ステップにて検出された時系列データを分割する分割ステップと、
該分割ステップによって分割された部分から、上記処理による付加価値を創出していない無付加価値部分の消費エネルギーを、上記改善余地量として算出する算出ステップとをコンピュータに実行させるためのエネルギー監視プログラム。
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