JP5864847B2 - 保守管理システム、及び保守管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、設備の保全を計画管理するシステムに関し、例えば電力配電設備における電柱等、特に広範囲に数多く散在する設備に対して、保全を効率的に行える計画を出力する保守管理システム、及び保守管理方法に関する。

装置産業や社会インフラの多くが、そのままでは劣化していく資産を抱えて必要な維持コストが膨らむ一方で、かけられるコストには限界があるという課題に直面し、設備保全の取り組みを、ＩＴによって総合的に支援するEAM（Enterprise Asset Management）システムへの関心が高まっている（非特許文献１参照）。特に広範囲に数多く散在する設備に対する保全の効率化のためには、最もコストがかかる巡視コストの削減が重要である。

巡視コスト削減に関連する技術としては、特許文献１記載の従来技術では、設備の劣化を予測して巡視の優先順位を決定する方法が述べられている。

また、特許文献２記載の従来技術では、設備劣化予測結果を用いて、保全領域の巡視順序を決定する方法が述べられている。また、保全領域に跨って保全対象の巡視順序を決定する方法も述べられている。

特開2010-097392 特開2009-277109

EAM研究会: EAMの基本と仕組みがよーくわかる本、Ｐ２６〜Ｐ２７、 秀和システム、 2009.

特許文献１に記載の設備劣化予測方法では、保全対象毎の巡視優先順位を求めることが出来る。しかし、決められた優先順位から、実際の巡視計画を求める方法に関しては記載されていない。

また、特許文献２に記載の巡視計画執行管理方法では、設備劣化予測結果のような保全対象毎の巡視優先順位を用いて保全領域毎の優先順位を決定し、保全領域内でも同結果を用いて巡視順序を決定する事が出来る。

しかし、優先順位が低い検査対象も順序が後になるだけで巡視は行われるため、優先順位を決めずに全ての巡視を行う場合に比べて巡視コストは低減されない。

更に、保全領域の優先順位を該領域内で最も優先順位が高い検査対象の順位としているため、領域内に優先順位が高い対象が僅かしか無い場合、該対象のために他の優先順位が低い検査対象も優先的に検査対象となり、相対的に他の領域の巡視優先順位が高い検査対象の巡視が遅延する問題もある。

また、同文献には、保全領域とは関係なく、設備劣化予測結果のような保全対象毎の巡視優先順位に従って巡視順序を決定する方法も記載されている。

しかし、その場合、順序が隣接する検査対象の距離が大きければ、優先順位を決めずに隣接する検査対象を巡視する場合に比べ、巡視に要するコストが増加する。

なぜならば、巡視に要するコストには検査対象の数量だけでなく、各検査対象間を移動する時間等も含まれるためである。単に優先順位の高い検査対象を巡視しただけでは、各検査対象の間を移動する時間が増加して、巡視に要するコストが増加してしまうこともある。また、保全領域は広域にわたり、それに応じて検査対象数も多くなる。したがって、巡視に要するコストを低くするために、該当する検査対象を現時点で巡視すればよいのか、後に行われる検査にて行えばよいのか、各々に対して適切な判断をすることは困難であった。

上記のように、優先順位が高い検査対象を臨時巡視経路に含めれば、臨時巡視のコストが上昇する。しかしながら、任意の期間すなわち巡視の期限を定めて行われる定期巡視も行われるため、両者のコストを総合的に勘案しなければ必ずしもコストは減少しない。

上記の課題を解決するため本発明は、管理区によって複数に区切られている範囲毎に少なくとも一つの検査対象を含む巡視領域の巡視計画を策定する保守管理システムであって、前記検査対象の検査の期限および位置情報を記憶するデータベースと、各管理区内に含まれる前記検査対象の巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第１計算部と、前記管理区を超えて前記検査対象の内の特定の検査対象の巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第２計算部とを有し、各管理区に含まれる前記検査対象の巡視の期限の組合せの間で、前記第１計算部で求める各管理区に含まれる前記検査対象の巡視に要するコストと、前記第２計算部で求める前記検査対象の内の各期限の組合せでは前記検査の期限を超過する検査対象を含む特定の検査対象の巡視に要するコストと、を含む前記巡視領域の巡視コストを比較して、前記比較の結果に基づき、前記巡視の期限の組合せの内の一を出力することを特徴とする。

また上記の課題を解決するため本発明は、管理区によって区分されている複数の領域内に分散する検査対象の巡視計画を作成する保守管理システムであって、前記検査対象の各々の検査の期限および位置情報を記憶するデータベースと、前記検査対象の各々の検査の期限に基づいて、前記検査対象の各々の検査の優先度を計算する優先度計算部と、前記優先度の値に関する複数の異なる閾値の各々に対応して、各管理区内に含まれる検査対象の内の前記閾値より低い低優先度の検査対象を巡視する領域巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第１計算部と、前記複数の異なる閾値の各々に対応して、全ての管理区に含まれる検査対象の内の前記閾値よりも高い高優先度の検査対象を前記管理区を超えて巡視する個別巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第２計算部と、前記複数の異なる閾値の各々を採用した時の、各管理区の前記低優先度の検査対象の領域巡視と、前記管理区を超えた前記高優先度の検査対象の個別巡視とをそれぞれ組み合わせ、各閾値ごとの組合せにおける合計巡視コストをそれぞれ前記第１計算部、第２計算部の算出出力から求め、求めた各閾値ごとの合計巡視コストの相互比較により、前記低優先度の監査対象の領域巡視と前記高優先度の検査対象の個別巡視の組合せの内の一を選択して巡視計画として出力する巡視計画生成部を有することを特徴とする。

また上記の課題を解決するため本発明は、管理区によって区分されている複数の領域内に分散する検査対象の巡視計画を作成する保守管理方法であって、前記検査対象の各々の検査の期限および位置情報を記憶する第１ステップと、前記検査対象の各々の検査の期限に基づいて、前記検査対象の各々の検査の優先度を算出する第２ステップと、
前記優先度の値に関する複数の異なる閾値の各々に対応して、各管理区内に含まれる検査対象の内の前記閾値より低い低優先度の検査対象を巡視する領域巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第３ステップと、前記複数の異なる閾値の各々について、全ての管理区に含まれる検査対象の内の閾値より高い高優先度の検査対象を前記管理区を超えて巡視する個別巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第４ステップと、前記第３ステップ及び第４ステップにて複数の異なる閾値の各々を採用した時の、各管理区の前記低優先度の検査対象の領域巡視と、前記管理区を超えた前記高優先度の検査対象の個別巡視とをそれぞれ組み合わせ、各閾値ごとの組合せにおける合計巡視コストをそれぞれ求める第６ステップと、求めた各閾値ごとの合計巡視コストの相互比較により、前記低優先度の監査対象の領域巡視と前記高優先度の検査対象の個別巡視の組合せの内の一を選択して巡視計画として出力する第７ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、幾つかの領域に配置された検査対象に対しても、総合的なコストが低減できる管理を提示する保守管理システムおよび保守管理方法を実現できる。

保守管理システムのシステム構成の一例を示す図である。 保守管理方法の一例を示す全体フローチャートである。 履歴データのデータ構造の一例を示す図である。 設備状況データのデータ構造の一例を示す図である。 巡視優先度計算方法の一例を示すＰＡＤ図である。 保守管理生成方法の一例を示すＰＡＤ図である。 経営データのデータ構造の一例を示す図である。 区分された検査対象を示すイメージ図である。 グループ化された高優先度の検査対象を示すイメージ図である。 巡視コスト計算方法の一例を示すＰＡＤ図である。 領域巡視コストを求める式の一例である。 個別巡視コストを求める式の一例である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に従い説明する。

まず、図１を用いて、本発明のシステム構成例を示す。本発明のシステムは、巡視計画を求める処理部（２００）と、履歴データ記録部（２１１）や設備状況データ記録部（２１２）、経営データ記録部（２１３）を有する記憶部（２１０）とを含むシステムである。また、処理部（２００）および記憶部（２１０）、データの入力や巡視計画の出力を行う入出力部（２２０）は通信経路（２３０）により接続されている。

各々の記録部は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等のストレージ装置により実現されている。また、通信経路（２３０）は他のストレージ端末と接続されたネットワーク通信であってもよい。その場合、各々の記録部はネットワークに接続された装置となるようにしても良い。

ここで、履歴データ記録部（２１１）に記録されたデータは、検査対象の故障履歴や交換履歴、使用履歴等である。これら、過去に発生した履歴から将来における故障や交換等の間隔すなわち各々の検査対象の検査の期限を求めることができる。検査対象すなわち巡視対象が、電力配電設備における電柱である場合には、電柱に設置されている機器（変圧器等）の故障履歴や部品の交換履歴、累積電力量等である。

設備状況データ記録部（２１２）に記録されたデータは、管理区によって複数に区切られた巡視領域における各検査対象の設置日、設置場所の環境等の位置情報である。検査対象が電力配電設備における電柱である場合には、電柱や該電柱に設定されている機器の設置日や設置場所の環境（海岸、強風、塩害等）の位置情報が考えられる。

また、経営データ記録部（２１３）に記録されたデータは、故障が生じた時の影響度等であり、検査対象が電力配電設備における電柱である場合には、該電柱に接続されている電線がつながっている需要者数や、一般住宅に比べてより配電の安定性が求められる商業設備等が考慮される。

次に、図１と図２を用いて、本発明の方法の一実施例を示す。まず、履歴データ記録部（２１１）と、設備状況データ記録部（２１２）から、巡視優先度計算部（２０１）を用いて、検査対象毎の巡視優先度を予測し、設備状況データに記録する（１０１）。

ここで、巡視優先度とは、検査対象の故障等の可能性や巡視の必要性を示す値である。詳細な説明は後述するが、巡視優先度に基づき、必要に応じて行われる巡視（個別巡視）における巡視対象の候補を選ぶ。

次に、巡視優先度と経営データ記憶部（２１３）から、巡視計画生成部（２０２）を用いて、最適な個別巡視経路と領域巡視間隔との組を求め、入出力部（２２０）へ出力する（１０２）。

次に、図３と図４を用いて、巡視優先度計算（１０１）で用いる履歴データ記録部（２１１）と設備状況データ記録部（２１２）を説明する。まず、履歴データ記録部に記録されている履歴データとして、図３では、故障履歴が検査対象機器ＩＤ（３００）と機器劣化による交換日（３１０）とに対応付けられている。

例えば３０１では、機器ＩＤ１１９の機器が０９/５/６に機器劣化に依り交換されたことを表す。図３においては、過去に故障した時点、もしくは現在から最も近い時において故障した時点を記録している。

次に、設備状況データ（４０１、４０２）は、本実施例では、機器ＩＤ（４００）と環境属性値（４１１）、保全領域ＩＤ（４１２）が対応付けられて記録されている。環境属性（４１１）は機器の設置環境による故障間隔に対する係数であり、1.0以下の正の値で小さいほど故障し易い環境に設置されていることを示す。例えば資産４０２は通常の環境であるため値1.0が記録されているが、資産４０１は通常より故障し易い環境に設置されているため、1.0より小さい値0.8が記録されている。環境属性は、過去の故障履歴等に基づいて定めてもよいし、類似する環境化にある機器の状態から推定してもよい。

また、保全領域ＩＤ（４１２）は、検査対象が含まれる保全領域のＩＤが記録されており、図４の例の場合、資産４０１も資産４０２も領域ＩＤ１に含まれることを示す。４１３には巡視優先度計算（１０１）によって求められる巡視優先度が記録される。

次に、図５と図３を用いて、巡視優先度計算部（２０１）が行う巡視優先度計算処理（１０１）を説明する。全ての機器ＩＤ（３００、４００）に対して、最終機器交換日から故障間隔を引いた値を巡視優先度（４１３）として記録する。さらに、図５においては、故障間隔の平均μと標準偏差σを計算し（５０１）、μ−２σ後の日と現在との日数差に環境属性を乗じた値を巡視優先度（４１３）として記録している。単に故障間隔を引いた値を巡視優先度として記録した場合に比べて、より故障の発生率を下げることが出来る。

ここで、故障間隔とは、一定の機器ＩＤ（３００）の隣接する機器交換日（３１０）の差である。例えば図３において、機器ＩＤ１１９に対しては、機器交換日09/5/6（３０１）と09/12/26（３０３）が記録されているので、故障間隔はそれらの差である234日となる。また、機器ＩＤ２３３に対しては、機器交換日09/6/24（３０２）と10/1/19（３０４）が記録されているので、故障間隔はそれらの差である209日となる。

また、最終機器交換日は、一定の機器ＩＤ（３００）の機器交換日のうち現在から最も近い日、すなわち機器交換日の最大値である。例えば図３において、機器ＩＤ１１９に対しては09/12/26（３０３）が、機器ＩＤ２３３に対しては10/1/19（３０４）が最終機器交換日になる。

また、機器１１９の故障間隔の平均が240日、標準偏差が6日だとすると、最終交換日から240-2*6=228日後は2010/8/11で、この日が次期機器交換予測最早日となる。例えば現在が2010/4/1だとすると、日数差は132日で、機器ＩＤ（４００）１１９に対する環境属性（４１１）は0.8（４０１）なので、巡視優先度は0.8*132=105.6となる。なお、巡視優先度は故障がどの程度間近であるかを表しているので、値が小さい方が優先度は高くなる。

次に、図６〜９を用いて、巡視計画生成部（２０２）が行う巡視計画生成処理（１０２）を説明する。まず、各々の機器に対し（６０１）、求められた巡視優先度（４１３）と、経営データ（２１３）に基づき、検査対象を巡視優先度が予め定められた閾値より高い対象と、低い対象とに区分する。

ここで、経営データ記録部（２１３）には、予め機器ＩＤ（７００）と機器影響度（７１０）が関連付けられて記録されている。機器影響度（７０１）は、その機器が故障した場合の業務に対する影響度を表し、通常ならば1.0（７０２）、影響が大きい場合にはその程度に応じて1.0より大きな値が記録されている（７０１）。

例えば、検査対象が電力配電設備における電柱である場合、該電柱が支えている電線が多数の供給先へつながっている場合、故障等に対する影響度は大きくなる。該影響度を用いて、具体的には、５０２で求められ、４１３に記録された巡視優先度の値と機器影響度（７１０）の商を求め、予め定められた閾値より大きい場合には丸印、小さい場合には×となる。

上記の例の場合、閾値を120と定めた場合、機器ＩＤ１１９は巡視優先度が105.6で機器影響度は1.2（７０１）なので商は88となり、120より小さいので優先度が高い対象に区分される。

なお、本実施例では、管理区によって区切られた巡視領域に対して行われる巡視を領域巡視と呼ぶ。また、巡視優先度が高い検査対象を、領域巡視以外にて行う巡視を個別巡視と呼ぶ。

領域巡視は巡視領域が管理区によって区切られているため、移動に関わる時間が少ないが、巡視優先度の低い検査対象も検査する可能性がある。また、個別巡視は巡視優先度の高い検査対象に限定して検査を行うことが出来るが、巡視優先度の高い検査対象が広範囲にわたると移動に関わる時間が増加する可能性がある。

図８に巡視優先度が区分された検査対象の例を示す。図中では、検査対象は丸印若しくは×で示している（８１１、８１２）。ここで、丸印（８１１）は巡視優先度が低い検査対象を、×（８１２）は巡視優先度が高い検査対象を表す。また、四角形で囲まれた領域（８０１〜８０４）はそれぞれ管理区によって区切られ、巡視が行われる巡視領域を表す。

次に、巡視優先度の高い検査対象（８１２）を、ＫＮＮ法等のクラスタリング手法を用いて距離の近さに応じたグループ化（９０１〜９０３）をする（６０３）。このグループ化には、巡視優先度の他に、記憶部（２１０）における各検査対象の位置情報を利用している。

次に、以下に示すグループの組合せ各々に対し（６０４）、巡回セールスマン問題を求めるための局所探索アルゴリズムやSimulated Annealing法等の手法を用いて個別巡視経路を求め（６０５）、巡視コストすなわち個別巡視コストと領域巡視コストとを計算する（６０６）。

(1)６０３で生成したグループを用いず、全てを領域巡視とする（個別巡視無し）。
(2)６０３で生成したグループの中で２つ以上の巡視領域を跨るグループ（９０１）のみ個別巡視、すなわち特定の検査対象の巡視とし、残りを領域巡視とする。
(3)６０３で生成したグループ全て（９０１〜９０３）を個別巡視とする。

ここで、６０２で用いる閾値を幾つか変化させ、各閾値で高優先度と区分された検査対象それぞれに対し(2)(3)を求めて６０４、６０５を求める方法も考えられる。例えば3種類の閾値を用意した場合、3種類の(2)(3)の組合せが求められるので、全部で7通りのグループの組合せに対して６０４、６０５を求める。最後に、求められた巡視コストの中で最小の組合せを巡視計画として出力する（６０７）。これにより、閾値より高い検査対象の一部が個別巡視に含まれることになる。６０３においてグループを作り、巡視領域をまたがるグループのみ個別巡視とすることにより、個別巡視に含める閾値より高い検査対象の全ての組み合わせを計算するため、グループ化せずに全ての検査対象の個別巡視の組み合わせを計算した場合より組み合わせの数が減少し、計算処理を軽減することができる。

次に、図１０〜１２を用いて、巡視コスト計算方法（６０６）を説明する。まず、各領域に関して（１００１）、領域巡視間隔を求める（１００２）。ここで領域巡視間隔、すなわち領域巡視の期限は、対応する領域ＩＤに含まれ、且つ個別巡視に含まれていない対象の優先度の中の最小値とする。

次に、領域巡視コスト（１１００）を図１１に示した式で計算する（１００３）。ここで、１１０１は領域ＩＤに含まれ、且つ個別巡視に含まれていない検査対象の数、１１０２は管理区によって区切られ巡視が行われる巡視領域内の対象を全て巡視した場合の工数、１１０３は領域ＩＤに含まれている対象の数、１１０４は１００２で求めた領域巡視間隔である。

次に、図１２で示した式で、個別巡視コスト（１２００）を計算する（１００４）。ここで、１２０１は検査対象１つ当たりの巡視工数、１２０２は個別巡視に含まれる検査対象数、１２０３は単位長あたりの移動工数、１２０４は検査対象間の移動距離である。最後に、１００３で求めた領域巡視コストと、１００４で求めた個別巡視コストの和が巡視コストとなる（１００５）。

なお、６０７で出力される巡視計画は、６０５で求められた個別巡視経路と、１００２で求められた各領域の領域巡視間隔である。また、個別巡視を行った検査対象の一部をその後の領域巡視の対象に含めたとしても、他の検査対象の個別巡視により当該領域における領域巡視の期限は短縮されることに変わりはないので、総合的なコストの低減を図ることができる。

本発明によれば、予測された優先順位に従って領域巡視間隔、すなわち巡視の期限を求めているため、優先順位が低い検査対象のみ含まれる巡視領域における領域巡視間隔を大きくすることができ、時間当たりの領域巡視回数が減少するため巡視コストを低減できる。

また、本発明によれば、巡視優先度が高い検査対象が巡視領域内に僅かに存在する場合、優先度が高い検査対象を個別巡視の経路に含めることにより、該巡視領域内の残りの検査対象の領域巡視の間隔を大きくすることが出来る。仮に、優先度が高い検査対象を個別巡視に含めたことにより個別巡視のコストが増加したとしても、領域巡視の間隔が大きくなりしいては一定期間内に発生するコストが減少する。すなわち、コストの比較には単位時間当たりのコストを比較するのがよい。これにより、個別巡視と領域巡視との総合的なコストの低減を図ることができる。

２００〜２０２…処理部
２１０〜２１３…記憶部
２２０…入出力部
２３０…通信経路
３０１〜３０４…履歴データ
３００、４００、７００…機器ＩＤ
３１０…機器交換日
４０１、４０２…設備状況データ
４１１…環境属性
４１２…保全領域ＩＤ
４１３…巡視優先度
７０１、７０２…経営データ
７１０…機器影響度
８０１〜８０４…管理区によって区切られている巡視領域
８１１、８１２…検査対象
９０１〜９０３…高優先度検査対象グループ

Claims (6)

1. 管理区によって区分されている複数の領域内に分散する検査対象の巡視計画を作成する保守管理システムであって、
   前記検査対象の各々の検査の期限および位置情報を記憶するデータベースと、
   前記検査対象の各々の検査の期限に基づいて、前記検査対象の各々の検査の優先度を計算する優先度計算部と、
   前記優先度の値に関する複数の異なる閾値の各々に対応して、各管理区内に含まれる検査対象の内の前記閾値より低い低優先度の検査対象を巡視する領域巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第１計算部と、
   前記複数の異なる閾値の各々に対応して、全ての管理区に含まれる検査対象の内の前記閾値よりも高い高優先度の検査対象を前記管理区を超えて巡視する個別巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第２計算部と、
   前記複数の異なる閾値の各々を採用した時の、各管理区の前記低優先度の検査対象の領域巡視と、前記管理区を超えた前記高優先度の検査対象の個別巡視とをそれぞれ組み合わせ、各閾値ごとの組合せにおける合計巡視コストをそれぞれ前記第１計算部、第２計算部の算出出力から求め、求めた各閾値ごとの合計巡視コストの相互比較により、前記低優先度の監査対象の領域巡視と前記高優先度の検査対象の個別巡視の組合せの内の一を選択して巡視計画として出力する巡視計画生成部を有することを特徴とする保守管理システム。
2. 請求項１記載の保守管理システムにおいて、
   前記巡視計画生成部が選択する前記組合せの内の一は、単位時間当たりのコストが最も低い組合せであることを特徴とする保守管理システム。
3. 前記複数の閾値は、前記複数の領域内に分散する検査対象の全てを低優先度とし、もって全てを領域巡視とし個別巡視をなくする閾値を含むことを特徴とする請求項１記載の保守管理システム。
4. 管理区によって区分されている複数の領域内に分散する検査対象の巡視計画を作成する保守管理方法であって、
   前記検査対象の各々の検査の期限および位置情報を記憶する第１ステップと、
   前記検査対象の各々の検査の期限に基づいて、前記検査対象の各々の検査の優先度を算出する第２ステップと、
   前記優先度の値に関する複数の異なる閾値の各々に対応して、各管理区内に含まれる検査対象の内の前記閾値より低い低優先度の検査対象を巡視する領域巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第３ステップと、
   前記複数の異なる閾値の各々について、全ての管理区に含まれる検査対象の内の閾値より高い高優先度の検査対象を前記管理区を超えて巡視する個別巡視に要するコストを前記位置情報に基づいて求める第４ステップと、
   前記第３ステップ及び第４ステップにて複数の異なる閾値の各々を採用した時の、各管理区の前記低優先度の検査対象の領域巡視と、前記管理区を超えた前記高優先度の検査対象の個別巡視とをそれぞれ組み合わせ、各閾値ごとの組合せにおける合計巡視コストをそれぞれ求める第６ステップと、
   求めた各閾値ごとの合計巡視コストの相互比較により、前記低優先度の監査対象の領域巡視と前記高優先度の検査対象の個別巡視の組合せの内の一を選択して巡視計画として出力する第７ステップとを有することを特徴とする保守管理方法。
5. 請求項４記載の保守管理方法において、
   前記第７ステップで出力される、前記組合せの内の一は、単位時間当たりのコストが最も低い組合せであることを特徴とする保守管理方法。
6. 前記複数の閾値は、前記複数の領域内に分散する検査対象の全てを低優先度とし、もって全てを領域巡視とし個別巡視をなくする閾値を含むことを特徴とする請求項４記載の保守管理方法。

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