JP5510351B2 - 設備保全支援システム - Google Patents

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Description

本発明は、製鉄プラントや、化学プラント等のプラントにおける設備のうち更新・補修対象を決定するための情報を提示する設備保全支援システムに関する。
製鉄所等のプラント内の各種の設備の一つとして、原料を貯蔵所から所望の場所に運搬するのにベルトコンベアが多用されている。ベルトコンベアは、ベルトの方は消耗品であり損傷状態によっては更新の必要があるためメンテナンスの対象とされているが、ベルトを支持するフレームの方は、錆び等の劣化の進行が遅く、多少劣化してもベルトコンベアの動作そのものには支障がないためメンテナンスがおろそかになりがちである。しかし、これを長期間放置しておくと、錆や腐食によりフレームが折損、破損して高所から脱落したり、搬送中の原料が落下したりするなど、重大事故につながりかねない。
特許文献1には、重要なプラント構成設備・機器・系統に対して定量的な投資効果の比較に基づいてプラントの保全方法の選択または決定を行い、プラント健全性と経済性を両立させるプラントの保全支援システムが提案されている。
すなわち、総合評価指標算出部と緊急度算出部と、分類された複数の保全優先度ランクに基づき、各プラント構成設備・機器・系統を抽出する保全優先度ランク判定部と、保全対象プラントの停止に至る事象の確率データを記憶する稼動率評価データ記憶部と、この確率データに基づいて保全対象プラント停止に至る事象の損害額期待値を算出するコスト算出部と、プラント構成設備・機器・系統に関して選択された保全方法を実施した場合の保全費用を算出する保全費用算出部と、損害額期待値と保全費用の総和が最小となる保全方法を最適な保全方法として選択する保全方法選択部とを有するプラントの保全支援システムである。
特開2008−15775号公報
前掲の特許文献1に開示された発明は、保全優先度ランクの基準以上に分類されたプラントの実質的で経済的な保全方法を選択するシステムであるが、保全優先度ランクの基準以上に分類された設備の補修にかかる必要経費の計算や、逆に予算からどれだけの範囲の補修ができるかの情報提示等、予算決めと補修対象決定に必要な情報を提示できないという問題がある。
本発明は、緊急性の高い更新・補修を実施した場合の経費の計算、優先順位を変更した場合の経費変動の計算、また予算からどれだけの設備の更新・補修を実施できるかの情報提示、および予算内に含める設備の選別ができ、予算枠内のものを実施するのに必要な経費の計算と年数を算出し表示する設備保全支援システムを提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明の設備保全支援システムは、
(1)プラントにおける保全対象の各設備について調査された劣化レベルとリスクランクを記録した現場状況データベースと、
前記各設備の更新・補修費用を算出する基となる各設備の長さや幅等の仕様を示す仕様データベースと、
前記各設備の更新、補修の費用を算出する基準となる各設備の単位長さ、単位幅等の単位仕様毎の単価を示す単価情報データベースと、
前記現場状況データベースに基づいて劣化レベルとリスクランクの高いものを上位として各設備に順位付けを行う手段と、
前記順位付けを行った各設備について、更新・補修が必要な前記劣化レベルとリスクランクまでの基準線の設定を行う手段と、
前記順位付けの高い順から前記設定した基準線までの劣化レベルとリスクランクの各設備について前記仕様データベースおよび単価情報データベースに基づいて概算補修費用を計算する手段と、
該計算した概算補修費用をディスプレイ上に表示する手段と
を備えたことを特徴とする設備保全支援システム。
(2)前記計算した概算補修費用と入力手段から入力した更新・補修の年数から年単位の概算補修費用を算出する手段と、算出した年単位の概算補修費用をディスプレイ上に表示する手段とを備えたことを特徴とする(1)記載の備保全支援システム。
(3)前記計算した概算補修費用と入力手段から入力した予算令達金額から、前記設定した基準線までの劣化レベルとリスクランクの各設備が予算令達金額内で更新・補修が可能な設備を判定する手段と、予算令達金額内で更新・補修が可能な設備を表示する手段とを備えたことを特徴とする(2)記載の備保全支援システム。
(4)前記計算した概算補修費用と前記入力した予算令達金額から、前記設定した基準線までの劣化レベルとリスクランクの各設備で、前記予算令達金額外の前記基準線以上の劣化レベルとリスクランクの各設備の更新・補修費用を算出し表示する手段を備えたことを特徴とする(3)記載の設備保全支援システム。
(5)前記プラントにおける保全対象の各設備を、リスクランク別に色分けして前記ディスプレイ上にレイアウト表示する表示手段を設けたことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の設備保全支援システム。
上記(1)の構成においては、現場状況データベースに記録された劣化レベルとリスクランクより、更新・補修が必要な設備に順位付けをし、仕様データベースと単価情報データベースに記録された各設備の仕様と単価に基づいて概算更新・補修経費を計算する。これにより、更新・補修の必要な設備の更新、補修を実施した場合の概算補修費用(経費の総額)の計算を行うことができる。
上記(2)の構成においては、上記(1)で計算した概算補修費用と更新・補修の希望年数から年単位の更新・補修の必要予算金額が判り、予算決定者に対して強いアピールが可能となる。
上記(3)の構成においては、予算令達金額内で更新・補修が可能な設備が一見して判る様になり、更新・補修の管理上、有用である。
上記(4)の構成は、令達された予算令達金額範囲外で基準値以上の設備の補修費用を算出し表示する手段を備えたものである。これにより更新・補修を必要とする設備の更新・補修がこの令達予算内で終了することができるかどうか、追加予算が必要かどうかの判断ができる。
上記(5)の構成は、前記プラントにおける保全対象の各設備を、リスクランク別に色分けして前記ディスプレイ上にレイアウト表示する表示手段を設けたものである。これにより、更新・補修が必要な設備の緊急度を可視化でき、予算決定者に対して強いアピールが可能となる。
本発明によれば、プラントにおける各設備の劣化レベルとリスクランクにより、更新・補修が必要な設備に優先順位を付け、更新・補修の必要性が緊急なものを実施した場合の経費の計算、優先順位を変更した場合の経費変動の計算、また予算からどれだけの設備の更新・補修を実施できるかの表示を行うことにより、予算内に含めるベルトコンベアの選別ができ、予算枠内のものを実施するのに必要な経費の計算と年数を算出し表示することができる。
本発明の実施の形態に係る設備保全支援システムを示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る設備保全支援システムで用いる評価指標データベースの内容を示す評価指標表である。 本発明の実施の形態における基本計算の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における基本計算の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における基本計算の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における必要経費・年数計算部の入出力画面である。 本発明の実施の形態における予算からの計算部の入出力画面である。
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。本実施の形態においては、プラントにおける設備のうち、ベルトコンベアを例にしてその保全支援システムを提案しているが、ベルトコンベア以外の設備においても適用できることは勿論である。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る設備保全支援システム10は、基本フロー部11と、必要経費計算部12と、予算からの計算部13と、見通し計算部14を有しており、外部記憶部としては、現場状況データベース21、ベルトコンベア(以下、「BC」と略称することもある。)仕様データベース22、評価指標データベース23、単価情報データベース24を有している。さらに、キーボードなどの入力機能部31、ディスプレイやプリンタなどの表示・出力機能部32を有している。
現場状況データベース21は、表1に示すように、BC(ベルトコンベア)名と、それに対する劣化レベル、リスクランクが記録されたものである。
BC仕様データベース22は、表2に示すように、BC名と、その機長、スパン(支柱間)数、ベルト幅、高さ5m以上かどうかの仕様が記録されたものである。
なお、BCの高さとは、グランドレベルからBCのフレーム下端までの高さで、BCが高さ方向に傾斜している場合には、BCのテールプーリー側端とヘッドプリーリー側端の平均高さとする
評価指標データベース23は、図2に示すように、1〜7の劣化レベルに対する(1)〜(4)、無し、のリスクランクを示すものである。
ここで、「劣化」とは、BCの発錆、塗膜部分剥離、減肉、破孔、亀裂等のいずれか、または全てが見受けられることを指す。
劣化レベルは、例えば、次のように定義する。
(1)発錆面積値と塗膜部分剥離と塗膜部分剥離の有無で、レベル0〜3までが決まる。
0:発錆および塗膜部分剥離の両者なし。
1:塗膜部分剥離が有り、発錆面積が1%未満。
2:塗膜部分剥離が有り、発錆面積が1%以上、10%未満。
3:塗膜部分剥離が有り、発錆面積が10%以上。
(2)発錆により発生した減肉量によって、レベル4〜6までを決め、破孔や亀裂等が有る場合はレベル7とする。
4:減肉量が10%未満。
5:減肉量が10%以上、30%未満。
6:減肉量が30%以上。
各劣化レベルに対してリスクランクを付けているのは、BCが崩落した時に多大な生産影響を及ぼすからである。本実施例では、(a)高炉ガス、コークス炉ガス、酸素ガス、窒素ガス等のガス管を跨いでいるBCが崩壊時に、人命、生産、防災のどれにも多大な影響を与えると考えられる場合をリスクランク(1)とし、順に(b)水、蒸気、空気、電気等のユーティリティ配管を跨いでいる場合をリスクランク(2)、(c)幹線道路を跨いでいる場合をランク(3)、(d)生産設備、該生産設備に関連した設備の上を通っている場合をランク(4)とするなど、BCの設置場所からランクが決まる。そのため、リスクランク無しのBCも存在する。
単価情報データベース24は、表3〜表5に示すようにベルト幅に対する幅係数k1、高さに対する高さ係数k2、劣化レベルに対する劣化係数k3、1mを更新する標準単価(以下、更新標準単価と称す)、1mを補修する標準単価(以下、補修標準単価と称す)
が記録されている。
以下に、本発明の実施の形態における処理の流れについて、図1〜図7を参照しながら説明する。
先ず、図1の基本フロー部11について図3を参照しつつ説明する。
(a)現場状況データベース21に格納された劣化レベルとリスクランクを入力し、この入力した劣化レベルとリスクランクから評価した優先順位の高い順(劣化レベルの高い順(数値の大きい順))で、同一劣化レベルではリスクランクの高い順(括弧内数値の小さい順)、すなわち、図2の最上段の評価が最も高く、下に行く程、評価が低い順番)にベルトコンベアを並べた評価指標表を作成する(ステップS100)。
(b)BC仕様データベース22に格納された各BCの仕様に基づいて、各BCのスパン長さを「機長/スパン数」で計算する(ステップS110)。
(c)劣化レベルが5以上は更新であることから、1つのスパンの更新費を「スパン長さ×更新標準単価×幅係数k1×高さ係数k2×劣化係数k3」で計算する(ステップS120)。なお、更新標準単価は、例えば10万円とする。
(d)劣化レベルが4以下は補修であることから、1つのスパンの補修費を「スパン長さ×補修標準単価×幅係数k1×高さ係数k2×劣化係数k3」で計算する(ステップS130)。なお、補修標準単価は、例えば10万円とする。
(e)各BCの更新、補修に必要な概算経費を「1スパン更新費×各BC更新必要スパン数+1スパン補修費×各BC補修必要スパン数」で計算する(ステップS140)。
尚、更新又は補修の片方のみの場合には、他方の補修又は更新の費用は零とする。
次に、必要経費計算部12について説明する。
必要経費計算部12は、指定されたBCを更新、補修した際の必要年間経費を算定する部分で、現状におけるBCの劣化レベル及びリスクランクを基にして、更新、補修が必要となるBCとその年数を推察し、その推察した年数で、前記更新、補修を計画する際における各年の必要経費を算定するものである。
(a)現状におけるBCの劣化レベルから、例えば3年後までに更新、補修が必要となるであろうと推定した劣化レベル、リスクランクに基準線1を設定する。この基準線1の設定は、図1の入力機能部31から表示・出力機能部32に表示された図6(a)の入力画面の基準線欄で選択することによって、図2に示す評価指標表上に設定する(ステップS150)。
ここで「基準線1」とは、優先順位順に並べたBCの中で、優先順位1番のBCから更新・補修を必要とするBCの劣化レベル、リスクランクを区切る線、例えば、図2では劣化レベル3-リスクランク(無し)と劣化レベル2-リスクランク(1)の間の位置である。そして、この基準線1を用いることにより、更新、補修を必要とする「劣化レベル2−リスクランク(無し)の位置」以上に区分されているBC全てを更新、補修する場合の必要費総額がわかる。
なお、この基準線1は、設定する位置を変更することが可能であり、基準線1を上記例題線より上の、例えば、劣化レベル6−リスクランク(3)と劣化レベル6−リスクランク(4)の間に上げることにより、対象とするBC数を減らして計算することができる。また逆に基準線1を下げることでBC数を増やすこともできる。
(b)前記基本フロー部11で計算した各BCの更新、補修の必要経費に基づいて、図2の優先順位1番から基準線1まで、即ち、劣化レベル7−リスクランク(1)〜劣化レベル3−リスランク「無し」までに区分された全てのBCを更新、補修を行うための必要経費を加算した総額(例えば2,289百万円)を計算する(ステップS160)。
(c)この計算した必要経費総額を表示・出力機能部32の図6(a)の入力画面の総額表示欄に表示する(ステップS170)。
(d)前記更新、補修を行う必要があると推定した年数(例えば10年)を図1の入力機能部31から表示・出力機能部32に表示された図6(a)の入力画面の年数欄に入力する(ステップS180)。これにより、前記計算した更新、補修の必要経費の総額を年数で割り、1年単位での必要経費(例えば229百万円)を計算する(ステップS190)。
(e)そして、この計算した1年単位での必要経費を、出力機能部32に表示された図6(a)の入力画面の「1年単位費用」欄に表示する(ステップS200)。
(f)基準線1の位置は前記同様に入力機能部31から図2に示す評価指標表からオペレータが任意に変更することが可能であり、前記更新、補修の年間の必要経費を考慮(現実的に更新、補修に充当可能な年間予算金額の見合いとの関係)してオペレータが判断することが可能である(ステップS210)。
(g)基準線1を変更した場合は、その変更した基準線1を基にして再計算するために、ステップS210からステップS150に戻る。
(h)基準線1を変更しない場合には、図6(c)のリスト表示に示す工程、BC名、劣化レベル、リスクランク、概算費用(必要経費)、累積費用、1年単位の費用、補修年数等が表示され、分類表示にて基準線1以上が認識できる情報を表計算ソフト(例えばExcel(商標))に出力する(ステップS220)。
(i)BC管理リスト(図6(c)参照)を図1の表示・出力機能部32のディスプレイ上に表示する(ステップS230)。
(j)BCマップ(図6(b)参照)を図1の表示・出力機能部32のディスプレイ上に表示する(ステップS240)。
BCマップには今回更新、補修の対象になったBCは線を太くし表示し、色を変えることにより識別可能とすることが好ましい。また、表示は劣化レベルが高いものほど赤色とし、劣化レベルが低いものが青色表示することが好ましい。
次に、図1の予算からの計算部13について図5を参照して説明する。
この予算からの計算部13は、基本フロー部11から入力した各BCの更新、補修の必要経費と確定した予算令達金額を基にして、更新、補修が可能なBCを判定すると共に補修が必要と思われる劣化レベル、リスクランクまでの不足予算金額を算定するものである。
(a)先ず、基準線2を設定する(ステップS350)。
これは、前記同様に、図1の入力機能部31から図7(a)の入力画面の基準線2欄で、例えば、「更新6−リスクランク無し」を選択することにより、図2の位置、つまり、劣化レベル5−リスクランク(3)と劣化レベル5−リスクランク(4)との間に設定出来る。
ここで「基準線2」とは、本年度、更新・補修を行う事が好ましいBCを設定する線である。確定した予算令達金額が、該基準線2までの劣化ランク、リスクランクに区分されたBCを更新・補修に要する必要経費額との乖離金額(予算外費用)を判断することができる。
(b)図1の入力機能部31から表示・出力機能部32に表示された図7(a)に示す入力画面の予算欄に確定した予算令達金額(例えば1,000百万円)を入力する(ステップS360)。
(c)入力した基本フロー11からの各BCの更新、補修の必要経費と予算令達金額を基にして、図2の最上段に最も近い評価(優先順位が最も高い)のBCから順次下方(優先順位が低位)に評価されているBC、つまり、「劣化レベル7−リスランク(1)」〜「劣化レベル6−リスランク「無し」」に評価されているBCに向かって、確定した予算令達金額に達するまでBCの更新、補修の必要経費の加算を行う(ステップS370)。
上記予算令達金額に達するまでの加算とは、上記加算金額が予算令達金額を超えず、かつ、予算令達金額の最も近い金額に達した段階で加算を停止する。
(d)上記加算金額は図7(a)の入力画面にて表示される予算額と、予算額以外の基準線1以上を足し合わせたものである(ステップS380)。
(e)加算を停止した際のBCが基準線2で指定した劣化レベル、リスクランクのBCに達しているか否かを判定する(ステップS390)。
(f)加算を停止した際のBCが基準線2で指定した劣化レベル、リスクランクのBCに達していない場合、即ち、前記基準線2位置より上方の劣化レベル、リスランクに区分されているBC迄で更新、補修の必要経費の加算を終了した場合には、残りのBC(前記加算を終了したBC以降から基準線2位置までに区分されてBC)の更新、補修の必要経費の加算を行い(ステップS400)。その加算した総額(例えば1,189百万円)を図7(a)の入力画面の予算外費用欄に表示する(ステップS410)。
(g)図7(c)のリスト表示に示す工程、BC名、劣化レベル、リスクランク、概算費用(必要経費)、累積費用(総額)、予算内外判別、分類等が表示され、予算内外表示と分類表示にて予算内で対応可能な範囲か、更に予算外ではあるが基準線2以上のBCが残りどれくらいあるのかが認識できる情報を表計算ソフト(例えばExcel(商標))に出力する(ステップS430)。
(h)上記(f)とは逆に、加算を停止した際のBCが基準線2で指定した劣化レベル、リスクランクのBCに達している場合は、基準線2を変更するか否かを判定する(ステップS420)。この判定は図7(a)の入力画面の総額欄に表示した総額と予算金額の差をオペレータが見て、少なくとも1つのBCの更新、補修が可能と推定されるような予算令達金額が残っている場合には基準線2位置を変更する(下げる)と判断し、残っていない場合には変更しないと判断する。そして、基準線2の位置を変更すると(ステップS425)、前記ステップS370に戻る。また、変更しない場合には前記ステップS430に進み、前記同様の情報を前記表計算ソフトに出力する。
(i)更に、図7(c)に示すようなBC管理リスト及び図7(b)に示すようなBCマップを表示・出力機能部32のディスプレイ上に表示する(ステップS440)。
なお、図7(a)の入力画面の予算外総額欄に表示された金額により、基準線2までに区分されているBCの残りのBCを更新、補修を実行するにはどれ程の追加予算が必要となるかを予想することも可能となる。
更に、図1の見通し計算部14について図4を参照して説明する。
この見通し計算部14は、確定した今年の年間の予算令達金額と同等レベルの金額が今後継続令達されると推定した場合に、例えば、基準線2で指定したBCを何年で更新、補修が完了することが可能であるかを推定するものである。
(a)前記ステップS410で入力画面の予算外費用欄に表示された予算外金額、即ち、基準線2で指定したBCで、今年の確定予算令達額で更新、補修が不可能であったBCの総額(例えば1189百万円)を前記予算からの計算部13から入力すると共に前記確定した予算令達額(例えば1000百万円)を入力する。
(b)入力した予算外金額を予算令達額で除す(予算外金額/予算令達額)ことにより、更新、補修にかかる推定年数(例えば8年)を算出する(ステップS250)。
(c)推定年数を表示・出力機能部32のディスプレイに表示する(ステップS260)。
(d)基準線2までのBCを補修見通年数、概算補修費用、累積費用、補修対象スパン数等の情報を表計算ソフト(例えばExcel(商標))に出力する(ステップS270)。
(e)BC管理リストを表示・出力機能部32のディスプレイ上に表示する(ステップS280)。この際、更新、補修が可能な年度別の色分けしてディスプレイ上に表示することが好ましい。
(f)更に、BCマップを表示・出力機能部32のディスプレイ上に表示する(ステップS290)。
なお、図6〜図7において、それぞれ(b)に示されるBCマップにおいては、多数のBCの位置が示されているが、劣化レベル7〜1の区分に対応して色付けを変えることにより劣化レベルの可視化が可能となる。例えば劣化レベル7を赤とし、劣化レベル1を黄色とし、その間の劣化レベル6〜2は、徐々に赤と黄色の色相が異なる橙色とすることにより、補修の緊急性の程度を表示することができるので好ましい。
また、図7(c)に示されるBC管理リストにおいて、基準線2以上に区分されるBCで、予算令達額以内で更新、補修が可能なBCの表示は青色の文字とし、算令達額以内で更新、補修が不可能なBCの表示は赤色の文字とすることにより、色による区分が一目で識別できるので好ましい。
本発明は、更新・補修の必要性が緊急なものを実施した場合の経費の計算、優先順位を変更した場合の経費変動の計算、また予算からどれだけの設備の更新・補修を実施できるかの情報提示、および予算内に含める設備の選別ができ、予算枠内のものを実施するのに必要な経費の計算と年数を算出する設備保全支援システムとして、圧延プラント、化学プラント等の設備の保全に好適に利用することができる。
10 設備保全支援システム
11 基本フロー部
12 必要経費・年数計算部
13 予算からの計算部
14 見通し計算部
21 現場状況データベース
22 ベルトコンベア(BC)仕様データベース
23 評価指標データベース
24 単価情報データベース
31 入力機能部
32 表示・出力機能部

Claims (4)

  1. プラントにおける保全対象の各設備について調査された劣化レベルとリスクランクを記録した現場状況データベースと、
    前記各設備の更新・補修費用を算出する基となる各設備の長さや幅等の仕様を示す仕様データベースと、
    前記各設備の更新、補修の費用を算出する基準となる各設備の単位長さ、単位幅等の単位仕様毎の単価を示す単価情報データベースと、
    前記現場状況データベースに基づいて劣化レベルとリスクランクの高いものを上位として各設備に順位付けを行う手段と、
    前記順位付けを行った各設備について、更新・補修が必要と推定される前記劣化レベルとリスクランクの下限を示す基準線の設定を行う手段と、
    前記順位付けの高い順から前記設定した基準線までの劣化レベルとリスクランクの各設備について前記仕様データベースおよび単価情報データベースに基づいて概算補修費用を計算する手段と、
    該計算した概算補修費用をディスプレイ上に表示する手段と
    前記計算した概算補修費用と入力手段から入力した予算令達金額とから、前記設定した基準線までの劣化レベルとリスクランクの各設備が予算令達金額内で更新・補修が可能な設備を判定する手段と、予算令達金額内で更新・補修が可能な設備を表示する手段とを備え
    前記基準線の設定を行う手段における前記基準線は、前記概算補修費用の計算結果を増減するために設定順位を可変としたことを特徴とする
    設備保全支援システム。
  2. 前記計算した概算補修費用と入力手段から入力した更新・補修の年数から年単位の概算補修費用を算出する手段と、算出した年単位の概算補修費用をディスプレイ上に表示する手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載の備保全支援システム。
  3. 前記計算した概算補修費用と前記入力した予算令達金額から、前記設定した基準線までの劣化レベルとリスクランクの各設備で、前記予算令達金額外の前記基準線以上の劣化レベルとリスクランクの各設備の更新・補修費用を算出し表示する手段を備えたことを特徴とする請求項に記載の設備保全支援システム。
  4. 前記プラントにおける保全対象の各設備を、リスクランク別に色分けして前記ディスプレイ上にレイアウト表示する表示手段を設けたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の設備保全支援システム。
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