JP5485441B2 - Abnormality diagnosis device and industrial machine - Google Patents
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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。 The present invention relates to an abnormality diagnosis device that is attached to a machine or device and diagnoses the state of the machine or device, and an industrial machine including the abnormality diagnosis device.
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。 Some industrial machines are required to operate 365 days a day with almost no outage 24 hours a day. Such industrial machines include, for example, work machines such as large hydraulic excavators that operate in mines, plants, and the like. Since such an industrial machine (hereinafter, simply referred to as a “machine” as appropriate) has a large effect when it is stopped due to a failure or the like, the machine or a part of the machine (component part) is subjected to maintenance so that it does not stop. Measures are taken, such as optimizing certain devices.
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。 While maintenance is generally regular maintenance based on time (time-based maintenance), in recent years, state-based maintenance that performs maintenance according to the state of a machine or equipment has attracted attention. Periodic maintenance determines the schedule for inspection and maintenance based on the elapsed time or the operating time of the machine or equipment. On the other hand, status-based maintenance processes information obtained from measurement data from sensors, etc. by a computer, grasps the state of a machine or equipment based on whether it has reached a predetermined reference value, and performs inspections based on the grasped state. Determine maintenance schedule. Anomaly detection of equipment related to maintenance is performed by a control controller or the like provided on the machine side, and the control controller issues an alarm immediately before the failure of the machine or equipment.
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。 Condition-based maintenance makes inspection and maintenance work more efficient than time-based maintenance. However, the maintenance work efficiency depends on the performance of the diagnostic processing based on the measurement data, and it is particularly difficult to set a reference value for the above-described diagnostic processing. Therefore, there is a movement to utilize an algorithm for performing more advanced diagnosis determination in order to improve diagnosis performance.
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。 Further, there are Patent Documents 1 to 3 that disclose a diagnostic apparatus for devices. Patent Document 1 discloses a technique of detecting an abnormal state of a device and changing a compression amount of data to be transferred according to the detected abnormal state. Patent Document 2 discloses a technique for updating reference data of a diagnostic device. Patent Document 3 discloses a technique for updating a diagnostic model necessary for diagnosis with respect to a built-in diagnostic device on the machine side.
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。 Computers arranged on the machine side, such as a controller, are difficult to mount complicated diagnostic algorithms due to resource constraints such as CPU and memory. On the other hand, for example, in a simple diagnostic algorithm such as threshold determination, false alarms are generated because the device is actually used under an operating condition different from that at the time of design assumption. To perform a more accurate diagnosis, it is necessary to execute a complicated algorithm, but this can only be done with a computer with sufficient CPU and memory resources, such as a server located in a management office. It is necessary to transmit the sensor data directly from the control controller arranged on the machine side to the server via the network. However, in order to transmit all sensor data directly from the machine-side controller to the server, there is a problem in the capacity and cost of communication and storage, so it is necessary to take some measures.
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。 In Patent Document 1, an abnormal state of a device is detected, and the compression amount of data to be transferred is changed accordingly. However, even with this technology, the amount of data compression varies depending on whether the diagnostic performance is good or not. Therefore, in the diagnosis with poor accuracy performed by a computer arranged on the machine side such as a controller, the amount of data is sufficient. There is a possibility that it cannot be reduced.
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。 In Patent Document 2, the reference data of the diagnostic apparatus is updated. However, since the basis of the update of the reference data is the quality inspection result, there is a problem that automation is difficult.
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。 In Patent Literature 3, a diagnostic model necessary for diagnosis is updated for a built-in diagnostic device on the machine side. However, the cited document 3 does not disclose a method for correcting a diagnostic model or a method for obtaining information on a diagnostic error necessary for correction.
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。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to provide the machine side with a state diagnosis of the machine or device based on time series data generated by a sensor attached to the machine or device. Abnormality diagnosis apparatus capable of improving diagnosis accuracy and reducing communication data amount and communication capacity even when the arranged computer does not have sufficient processing capability, and the abnormality diagnosis apparatus It is to provide an industrial machine equipped with.
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。 In order to solve the above problems, the present invention is incorporated in a machine-side computer in an abnormality diagnosis apparatus that diagnoses the state of the machine or equipment based on time-series data generated by a sensor attached to the machine or equipment. A first diagnostic device and a second diagnostic device incorporated in a server that communicates with the first diagnostic device, wherein the first diagnostic device diagnoses time-series data generated by the sensor and performs first Obtain a diagnosis result, extract time-series data related to the first diagnosis result according to the first diagnosis result, and output time-series data related to the first diagnosis result together with the first diagnosis result The second diagnostic device receives the first diagnostic result and the time series data related to the first diagnostic result from the first diagnostic device, diagnoses the time series data, and acquires the second diagnostic result. The second diagnosis result is output together with the first diagnosis result, and the second diagnosis device compares the second diagnosis result with the first diagnosis result, and based on the comparison result, the diagnosis of the first diagnosis device is performed. Information shall be updated.
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。 As described above, the abnormality diagnosis apparatus is configured by the first diagnosis apparatus incorporated in the machine computer and the second diagnosis apparatus incorporated in the server side, and is multiplexed. Even if it does not have sufficient processing capability, the diagnostic accuracy can be improved. In addition, the first diagnostic device incorporated in the machine-side computer extracts time series data related to the first diagnostic result and outputs it to the second diagnostic device on the server side. Can be reduced. In addition, since the second diagnostic device updates the diagnostic information of the first diagnostic device based on the comparison result between the second diagnostic result and the first diagnostic result, the diagnostic information of the first diagnostic device is automatically updated. Also in this respect, the diagnostic accuracy can be improved.
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。 Preferably, the second diagnosis device compares the second diagnosis result with the first diagnosis result, and outputs the comparison result together with the first diagnosis result and the second diagnosis result.
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。 Preferably, the second diagnostic device displays the first diagnostic result and the second diagnostic result on a display unit. In this case, the first diagnosis result and the second diagnosis result are compared with the comparison result and / or information related to the update of the diagnosis information is displayed on the display unit.
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。 In this way, in addition to the first and second diagnosis results, a comparison result obtained by comparing the second diagnosis result with the first diagnosis result is output, and information related to the comparison result and / or update of the diagnosis information is displayed on the display unit. By displaying, it is possible to check the diagnostic result and the update state of the diagnostic information by a human. In addition, if the first diagnosis result and the second diagnosis result do not coincide with each other, if the first diagnosis result is used as reference information, the cause of the abnormality is estimated, the necessity or timing of maintenance / repair, etc. Furthermore, preventive maintenance measures can be examined, and highly reliable maintenance management and preventive maintenance can be performed. Furthermore, the temporal transition of the first diagnostic result and the second diagnostic result can be monitored to determine whether or not the diagnostic algorithm used by the first and second diagnostic devices is appropriate for the diagnosis. By improving the diagnostic algorithm itself so that more appropriate diagnosis can be performed, further improvement in diagnostic accuracy can be achieved.
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。 According to the present invention, the computer arranged on the machine side does not have sufficient processing capability when performing state diagnosis of the device based on time-series data generated by a sensor attached to the machine or device. However, it is possible to improve diagnostic accuracy and contribute to preventive maintenance of equipment. In addition, the amount of communication data is reduced and the communication capacity can be reduced.
<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。
<First Embodiment>
A first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
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。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the abnormality diagnosis apparatus of the present invention. The abnormality diagnosis apparatus 1 includes a machine side diagnosis apparatus 2 incorporated in a machine computer and a server side diagnosis apparatus 3 incorporated in a server. The machine-side diagnostic device 2 includes a time-series data
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。 FIG. 2 is a flowchart showing functions and operations of the machine-side diagnostic device 2 and the server-side diagnostic device 3.
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)。
The machine-side diagnostic device 2 receives time-series data such as a sensor signal output from the device, and the input time-series data is input to the time-series data
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。
In the server side diagnosis apparatus 3, the time series data
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。 The functions and operations of the machine-side diagnosis device 2 and the server-side diagnosis device 3 will be described in more detail with reference to FIGS.
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。
FIG. 3 is a diagram showing data obtained by digitizing a signal taken from a sensor attached to a device (not shown) to be diagnosed by the abnormality diagnosis apparatus 1 and showing time-series data of pressure sensor values. It shows how the pressure changes over time. This shows a situation in which an abnormality has occurred in the device near time D13, and the pressure sensor value gradually decreases due to the abnormality. In the machine-side diagnosis device 2, the time-series data
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)。
The above-described diagnosis processing in the time-series data
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。
Next, the server-side diagnosis device 3 receives the primary diagnosis result and time-series data transmitted from the machine-side diagnosis device 2, and performs diagnosis using the time-series data received by the time-series data
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)。
Here, the diagnosis process performed by the time-series data
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。
Subsequently, the normalized time-series data Ui (i = 0 to N) at each time is determined to be abnormal when it exceeds ± 3 (step s704), thereby determining the abnormality occurrence time. The determination of the abnormality occurrence time uses, for example, a method in which normalized time series data exceeding ± 3 appears continuously and the time when the continuous number reaches the specified number of times is set as the abnormality occurrence time. Here, it is assumed that the determination result of abnormality is obtained by the above method, and the abnormality occurrence time is detected as D14 as shown in FIG. The time-series data
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。
Next, the diagnosis
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。
When the primary diagnosis result and the secondary diagnosis result are different from each other, the diagnosis
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。
The diagnosis
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。
FIG. 9 is a diagram illustrating a display example of the primary diagnosis result (first diagnosis result) and the secondary diagnosis result (second diagnosis result) output from the time-series data
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。
FIG. 12 is a display example when the administrator gives an instruction to permit the change of the diagnostic process, the
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。 According to the present embodiment, when the abnormality diagnosis device 1 is configured by the machine side diagnosis device 2 and the server side diagnosis device 3 and multiplexed, the computer arranged on the machine side does not have sufficient processing capability. Even so, the diagnostic accuracy can be improved. Moreover, since the machine side diagnosis apparatus 2 extracts the time series data related to the first diagnosis result and outputs it to the server side diagnosis apparatus 3, the amount of communication data can be reduced and the communication capacity can be reduced.
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)。
Further, in addition to the primary diagnosis result and the secondary diagnosis result, the comparison result obtained by comparing both is displayed on the diagnosis
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。
In addition, the time-series data
<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。
<Second Embodiment>
A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 7 and the previous FIG. 1, FIG. 2, and FIG. The configuration, function, and operation of the abnormality diagnosis apparatus 1 of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 are the same as the contents shown in the first embodiment, and are therefore omitted.
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。
Details of the functions and operations of this embodiment will be described below. FIG. 7 shows data obtained by digitizing a signal taken from a sensor attached to a device (not shown) to be diagnosed by the abnormality diagnosis apparatus 1, and includes time-
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)。
The above-described diagnosis processing in the time-series data
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。 However, as described above, when the time reaches D22, the determination that what has been determined as abnormal once becomes normal. Depending on the timing at which the machine-side diagnostic device 2 notifies the server-side diagnostic device 3, the abnormality once detected changes normally, and as a result, the server-side diagnostic device 3 is not notified of the diagnosis result of the abnormality occurrence state. It can happen. Alternatively, it is possible that the abnormality and the normal state are repeatedly notified even though the abnormality actually continues. Even when the machine-side diagnosis device 2 notifies the server-side diagnosis device 3 as an abnormality, it can be seen that the abnormality detection time is considerably late because the actual abnormality has occurred at time D24. This is because even during the operation period in the normal state (here, the period up to time D24), the start and stop are repeated, and the pressure value changes according to the start and stop state, so an abnormal drop in the pressure value is detected. This is because the reference value to be used is based on the pressure value at the time of stopping, and the lower value is used as a reference. For this reason, the difference from the actual pressure value at the time of start-up becomes large and it becomes difficult to detect. If the reference value is based on a value adjusted at the time of start-up, there is a possibility that a pressure drop at the time of stop is erroneously detected.
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。
In the case of this embodiment, the diagnosis processing using the time-series data normalization processing performed by the time-series data
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。
The administrator on the server side can grasp the diagnosis status as described above based on the display information of the diagnosis
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。
Therefore, the administrator on the server side improves the time-series data
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。
Rewriting of diagnostic processing (diagnostic algorithm) in the time-series data
<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。
<Third Embodiment>
Next, an application example of the abnormality diagnosis apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an overall configuration of a large hydraulic excavator that is an example of an industrial machine to which the abnormality diagnosis device of the present invention is applied, and the abnormality diagnosis device.
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。
The
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。
The
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。
The machine-side diagnosis device 2 constituting the abnormality diagnosis device 1 of the present invention is incorporated in the
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。
The diagnosis target of the abnormality diagnosis apparatus 1 may be the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Abnormality diagnosis apparatus 2 Equipment side diagnosis apparatus 3 Server
121 Time-series data
821 Main pump (equipment)
830
Claims (10)
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。 In an abnormality diagnosis device that performs state diagnosis of the machine or device based on time-series data generated by a sensor attached to the machine or device,
A first diagnostic device incorporated in the machine computer;
A second diagnostic device incorporated in a server that communicates with the first diagnostic device;
The first diagnostic device diagnoses time-series data generated by the sensor to obtain a first diagnostic result, and extracts time-series data related to the first diagnostic result according to the first diagnostic result. Outputting time series data related to the first diagnosis result together with the first diagnosis result,
The second diagnostic device receives the first diagnostic result and time series data related to the first diagnostic result from the first diagnostic device, diagnoses the time series data and obtains a second diagnostic result, Outputting a second diagnosis result together with the first diagnosis result;
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the second diagnosis apparatus compares the second diagnosis result with the first diagnosis result and updates diagnosis information of the first diagnosis apparatus based on the comparison result.
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。 The abnormality diagnosis apparatus according to claim 1,
The second diagnostic apparatus compares the second diagnostic result with the first diagnostic result, and outputs the comparison result together with the first diagnostic result and the second diagnostic result.
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。 The abnormality diagnosis apparatus according to claim 1,
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the second diagnosis apparatus displays the first diagnosis result and the second diagnosis result on a display unit.
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。 The abnormality diagnosis device according to claim 2,
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the second diagnosis apparatus displays the first diagnosis result, the second diagnosis result, and the comparison result on a display unit.
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。 The abnormality diagnosis apparatus according to claim 1,
The abnormality diagnosis apparatus, wherein the second diagnosis apparatus displays information related to the update of the first diagnosis result, the second diagnosis result, and the diagnosis information on a display unit.
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。 The abnormality diagnosis apparatus according to claim 1,
The first diagnostic device includes:
A first time series data diagnosis unit that diagnoses time series data generated by the sensor and outputs the first diagnosis result;
A data holding unit for holding time-series data generated by the sensor;
In accordance with the first diagnosis result output by the first time series data diagnosis unit, time series data related to the first diagnosis result is read from the data holding unit and output together with the first diagnosis result An abnormality diagnosis device comprising a data management unit.
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。 The abnormality diagnosis device according to claim 1 or 6,
The second diagnostic device includes:
A second time-series data diagnosis unit that receives the first diagnosis result and time-series data related to the first diagnosis result from the first diagnosis device, diagnoses the time-series data, and outputs the second diagnosis result; ,
An abnormality diagnosis apparatus comprising: a diagnosis result display unit that displays the second diagnosis result output from the second time-series data diagnosis unit together with the first diagnosis result.
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。 The abnormality diagnosis device according to claim 7,
The second diagnostic device includes:
A diagnostic result comparison unit that compares the second diagnostic result output by the second time-series data diagnostic unit with the first diagnostic result;
The diagnostic result display unit displays the comparison result of the diagnostic result comparison unit together with the first diagnostic result and the second diagnostic result.
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。 The abnormality diagnosis device according to claim 7,
The second diagnostic device includes:
A diagnostic result comparison unit that compares the second diagnostic result output by the second time-series data diagnostic unit with the first diagnostic result;
A diagnostic setting update unit that updates diagnostic information of the first time-series data diagnostic unit according to a comparison result of the diagnostic result comparison unit;
The diagnostic result display unit displays the comparison result of the diagnostic result comparison unit and information related to the update of the diagnostic information of the diagnostic setting update unit together with the first diagnostic result and the second diagnostic result, Abnormality diagnosis device.
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