JP6138334B2 - 負荷を伴う装置の正常、異常を判定するための装置、プログラム、記録媒体および方法 - Google Patents

負荷を伴う装置の正常、異常を判定するための装置、プログラム、記録媒体および方法 Download PDF

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Description

本発明は、負荷を伴う装置の正常、異常を判定するための技術に関する。
エンジン、ポンプ、発電機等の負荷を伴う装置の多くには、製造者により、安全動作のために維持されるべき物理的な属性（排気温度、掃気圧力、振動の振幅等）の範囲（以下、「安全動作範囲」という）が定められている。例えば、エンジンの多くには、安全動作範囲の一例として、排気温度の下限閾値と上限閾値が定められている。
負荷を伴う装置の安全動作範囲に言及がある文献として、例えば特許文献１がある。特許文献１は、エンジンの始動後の所定期間、エンジンにより駆動される発電機の負荷を増大し、続いて吸気を絞って、吸気マニフォールド圧力を目標圧力まで低減することにより、エンジンの排気の排出量を低減させる技術を提案している。特許文献１には、特許文献１に提案の技術が適用可能な内燃エンジンが有する排気後処理装置が、適切な動作のために最低限閾値温度を必要とする点に言及がある。
特開２００３−１２９８２８号公報
エンジン、ポンプ、発電機等の負荷を伴う装置の物理的な属性（排気温度、振動の振幅、振動の周波数、掃気圧力等）の多くは、装置の負荷の大きさに応じて変化する。なお、本願において、装置の負荷とは単位時間当たりの仕事量を意味する。
例えば、エンジンの排気温度は、一般的に、エンジンの負荷と強い正の相関を持つ。従って、エンジンに何らかの異常が生じている場合、エンジンの負荷が大きい状態で運転を続けると、排気温度が安全動作範囲の上限閾値を超えて、エンジンに溶融による損傷等の大きな不都合を招くことになる。
しかしながら、エンジンに何らかの異常が生じていても、エンジンの負荷が小さい状態で運転されていれば、排気温度が安全動作範囲の上限閾値を超えないことが多い。負荷が小さい場合、エンジンの排気温度は安全動作範囲の上限閾値よりかなり低い温度を示すため、異常によりその温度が上昇しても、なお安全動作範囲の上限閾値には達しないためである。そのため、異常が生じた状態で低負荷でエンジンの運転が継続される結果、燃費が悪化したり、溶融等とは異なる原因による損傷がエンジンやその周辺装置に生じたりする危険性がある。
例えば、近年、燃料価格の高騰に伴い船舶が低速で航行するケースが増えている。船舶が低速で航行する間、船舶のエンジン、発電機等の装置の多くは、低負荷で継続的に運転されることになる。従って、それらの装置に何らかの異常が生じても、それらの装置から計測される属性が安全動作範囲内にあるために船員等によって異常が認識されず、上述した燃費の悪化や装置の損傷等の問題が生じる危険性が高まる、という問題が生じている。
本発明は、上記の事情に鑑み、負荷を伴う装置の正常、異常を正しく判定するための手段を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する取得手段と、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得手段により取得された複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定する特定手段とを備える装置を提供する。
上記の装置において、前記特定手段は、前記２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得手段により取得された複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標が従う確率分布における予め定められた信頼度の信頼区間を前記基準範囲として特定する、という構成が採用されてもよい。
また、上記の装置において、前記対象装置は船舶に搭載されており、前記取得手段は、前記複数の時点の各々に関し、前記船舶の航行中における気象または海象を示す気象海象データを取得し、前記特定手段は、前記計測結果のうち、気象海象データが示す気象または海象が所定の条件を満たす時点の計測結果を用いずに、前記基準範囲を特定する、という構成が採用されてもよい。
また、上記の装置において、前記取得手段は、前記複数の時点の各々に関し、前記対象装置が置かれている環境のうち前記対象装置の属性指標に影響を与える外乱要素を示す外乱データを取得し、前記特定手段は、前記取得手段により取得された属性指標を前記外乱データが示す外乱要素に応じて補正し、補正後の属性指標に基づき前記基準範囲として特定する、という構成が採用されてもよい。
また、上記の装置において、前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された前記対象装置と同種の装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記同種の装置の属性を示す属性指標とを取得し、前記特定手段は、前記取得手段により取得された前記同種の装置に関する負荷指標および属性指標を用いて、前記基準範囲を特定する、という構成が採用されてもよい。
また、本発明は、或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する取得手段を備え、前記取得手段は、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得し、前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定する判定手段とを備える装置を提供する。
また、上記の装置において、前記対象装置は船舶に搭載されており、前記取得手段は、前記船舶の航行状態を示す航行状態データを取得し、前記判定手段は、前記航行状態データが示す航行状態が所定の条件を満たす場合、前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かにかかわらず、前記対象装置が異常であると判定しない、という構成が採用されてもよい。
また、本発明は、コンピュータに、複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得する処理において取得した複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定する処理とを実行させるためのプログラムを提供する。
また、本発明は、コンピュータに、複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得する処理において取得した複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定する処理とを実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
また、本発明は、複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得するステップと、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得するステップにおいて取得した複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定するステップとを備える方法を提供する。
また、本発明は、コンピュータに、或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得する処理と、前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定する処理とを実行させるためのプログラムを提供する。
また、本発明は、コンピュータに、或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得する処理と、前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定する処理とを実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
また、本発明は、或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得するステップと、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得するステップと、前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定するステップとを備える方法を提供する。
本発明によれば、装置の運転中の負荷と、当該装置の属性を示す計測結果に基づき、装置の負荷の大きさにかかわらず当該装置の正常、異常を正しく判定するための、当該属性の基準範囲を特定することができる。
一実施形態にかかる船舶の構成を示した図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置の機能構成を示した図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置に記憶されるログデータベースのデータ構成を例示した図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置の特定部が行う処理のフローを示した図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置の特定部が算出する信頼区間を示した図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置の特定部が行う処理を説明するための図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置の特定部が行う処理を説明するための図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置の判定部が行う処理のフローを示した図。 一実施形態にかかる基準範囲特定装置の判定部により表示される画面を例示した図。
［実施形態］
以下に本発明の一実施形態にかかる船舶１の構成および動作を説明する。図１は、船舶１の構成を示した図である。ただし、船舶１が備える構成部のうち本発明に特段関与しない構成部は図１において省略されている。船舶１は、まず基本構成として、船舶１を推進するプロペラ１１と、プロペラ１１を回転駆動する原動機であるエンジン１２（推進装置を駆動するもので、負荷を伴う装置（対象装置）の一例）と、船舶１の進行方向を変更するための舵板１３と、船舶１の航行速度および航行方向を制御する操船部１４を備える。操船者は操船部１４に対する操作を行い、エンジン１２の出力を変更して航行速度を調整したり、舵板１３の角度を変更して航行方向を調整したりする。
また、船舶１は、エンジン１２の負荷（負荷指標の一例）を特定する負荷特定部１５と、エンジン１２の吸気温度（外乱要素の一例）を計測する吸気温度計測部１６と、エンジン１２の排気温度（属性指標の一例）を計測する排気温度計測部１７を備える。負荷特定部１５は、例えば、エンジン１２が備える過給機の掃気圧力を計測し、計測した掃気圧力を用いて所定の算出式または対応表に従いエンジン１２の負荷として特定する。なお、負荷特定部１５がエンジン１２の負荷を特定する方法は掃気圧力を用いるものに限られず、例えばエンジン１２がプロペラ１１の回転軸に対し与えるトルクとプロペラ１１の回転速度を用いて特定する方法など、他の方法が採用されてもよい。
また、船舶１は、風速（気象または海象の一例）を計測する風速計測部１８と、波高（気象または海象の一例）を計測する波高計測部２０を備える。
さらに、船舶１は、エンジン１２の負荷に応じた排気温度の基準範囲を特定し、特定した基準範囲に基づきエンジン１２の正常、異常を判定する基準範囲特定装置２４を備える。基準範囲特定装置２４は、例えば汎用的なコンピュータに、本実施形態にかかるプログラムに従った処理を実行させることにより実現される。基準範囲特定装置２４の実現に用いられるコンピュータは、ＨＤＤ等のメモリと、メモリに記憶されるプログラムに従うデータ処理を行うＣＰＵ等のプロセッサと、他の装置との間でデータ通信を行う通信インタフェースと、船舶１の船員に対し各種情報を表示するディスプレイを備える。なお、当該コンピュータはディスプレイを内蔵せず、外部装置としてのディスプレイに対し画像データを出力することで、表示を行う構成でもよい。
図２は、基準範囲特定装置２４の機能構成を示した図である。すなわち、コンピュータが本実施形態にかかるプログラムに従った処理を実行することにより、図２に示す構成部を備える基準範囲特定装置２４として機能する。基準範囲特定装置２４は、機能構成部として、エンジン１２の排気温度の計測結果等の各種データを取得する取得部２４１と、取得部２４１が取得した各種データを記憶する記憶部２４２と、記憶部２４２に記憶された各種データを用いてエンジン１２の負荷に応じた排気温度の基準範囲を特定する特定部２４３と、特定部２４３により特定された基準範囲に基づきエンジン１２が正常であるか異常であるかを判定する判定部２４４を備える。なお、特定部２４３により特定された基準範囲を示す基準範囲データは記憶部２４２に記憶され、判定部２４４に読み出されて利用される。
記憶部２４２には、取得部２４１が取得した各種データを蓄積するログデータベースが記憶されている。図３は、ログデータベースのデータ構成を例示した図である。ログデータベースには、或るタイミングで取得部２４１が取得した各種データを格納したレコードが取得のタイミングの順で蓄積される。
取得部２４１は、例えば所定時間の経過毎に、負荷特定部１５からエンジン１２の負荷を示すデータを取得し、ログデータベースのフィールド［負荷］に格納する。また、取得部２４１は、例えば所定時間の経過毎に、排気温度計測部１７、吸気温度計測部１６、風速計測部１８、波高計測部２０の各々から計測結果を示すデータを取得し、ログデータベースのフィールド［排気温度］、［吸気温度］、［風速］、［波高］に格納する。
また、取得部２４１は、例えば所定時間の経過毎に、操船部１４から出力される操舵の有無および航行速度の変更の有無を示すフラグデータ（航行状態データの一例）を取得し、ログデータベースのフィールド［操舵］、［加減速］に格納する。操船部１４は、操船者により操舵が行われている間は「操舵：Ｔｒｕｅ」、操舵が行われていない間は「操舵：Ｆａｌｓｅ」、といったフラグデータを出力する。また、操船部１４は、操船者により加速または減速の操作が行われた後、航行速度が安定するまでの間は「加減速：Ｔｒｕｅ」、それ以外の期間は「加減速：Ｆａｌｓｅ」、といったフラグデータを出力する。取得部２４１は操船部１４から出力されるこれらのフラグデータを取得し、ログデータベースに格納する。
なお、取得部２４１は、負荷特定部１５等から各種データを直接取得してもよいし、例えば、負荷特定部１５等から出力される各種データを管理する装置を介してそれらのデータを取得してもよい。また、取得部２４１が負荷特定部１５等から各種データを取得するタイミングは同期されていなくてもよい。その場合、取得部２４１は、例えば順次取得する各種データを一時的に保持し、所定時間の経過毎に、保持している各種データ（最新のもの）を１つのレコードとしてログデータベースに書き込む。
特定部２４３は、ログデータベースに蓄積されているデータを用いて、エンジン１２の負荷に応じた排気温度の基準範囲を特定する。図４は、特定部２４３が行う処理のフローを示した図である。特定部２４３は、例えば定期的に図４に示すフローに従う処理を行う。
特定部２４３は、まず、ログデータベース（図３）のレコードのうち、風速が所定の閾値以下であり、波高が所定の閾値以下であり、操舵が「Ｆａｌｓｅ」であり、かつ加減速が「Ｆａｌｓｅ」であるレコードを抽出する（Ｓ１０１）。
Ｓ１０１の抽出によって、風速が所定の閾値を超えるレコード、または、波高が所定の閾値を超えるレコードは以下に説明する基準範囲の特定に用いられない。これは、風速が所定の閾値を超えるか、もしくは波高が所定の閾値を超える、いわゆる荒天時には、プロペラレーシングの発生等で主機の負荷変動が激しいため、排気温度がエンジン１２の負荷変動に必ずしも追随せず、それらの関係からエンジン１２の運転状態が正常か異常かを判定することが困難なためである。
また、Ｓ１０１の抽出によって、操舵が「Ｔｒｕｅ」であるレコード、または、加減速が「Ｔｒｕｅ」であるレコードは以下に説明する基準範囲の特定に用いられない。これは、操舵中や速度の変更中には、エンジン１２の負荷と排気温度の関係が通常の航行状態における場合と異なるためである。
続いて、特定部２４３は、Ｓ１０１で抽出したレコードの各々に関し、排気温度を吸気温度に基づき補正する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２の補正において、特定部２４３は、正常なエンジン１２における排気温度と吸気温度の関係を示す対応表または関数式に従い、ログデータベースに蓄積されている排気温度を、吸気温度が基準温度（例えば、摂氏３０度）である場合に推定される排気温度に補正する。
続いて、特定部２４３は、Ｓ１０１において抽出し、Ｓ１０２において排気温度を補正したレコードを複数の負荷帯にグルーピングする（Ｓ１０３）。本願において負荷帯とは、エンジン１２の負荷の下限から上限までの範囲を所定数に分割した負荷の範囲である。以下、例として、特定部２４３は負荷帯Ａ〜Ｈ（８つの負荷帯）にログデータベースのレコードをグルーピングするものとするが、負荷帯の数はこれに限られない。
続いて、特定部２４３は、負荷帯Ａ〜Ｈの各々に関し、グルーピングされたレコードの排気温度（Ｓ１０２において補正されたもの）の平均および分散を算出する（Ｓ１０４）。続いて、特定部２４３は、負荷帯Ａ〜Ｈの各々に関し、Ｓ１０４で算出した平均および分散を持つ正規分布に従う排気温度の分布の、例えば９５％信頼区間を算出する（Ｓ１０５）。なお、Ｓ１０５において特定部２４３が算出する信頼区間の信頼度は９５％に限られず、例えば９０％等の他の所定値であってもよい。
図５は、Ｓ１０５において算出される信頼区間を示した図である。図５の最も手前に示されるグラフは、負荷帯Ａのレコードの排気温度（補正後）が正規分布に従うと仮定した場合の分布を示し、Ｍ（Ａ）は平均、Ｌ（Ａ）は９５％信頼区間の下限値、Ｈ（Ａ）は９５％信頼区間の上限値である。なお、（Ａ）は負荷帯Ａに関する値であることを示す。従って、例えば負荷帯Ｂの平均はＭ（Ｂ）、９５％信頼区間の下限値および上限値はＬ（Ｂ）およびＨ（Ｂ）となる。
続いて、特定部２４３は、エンジン１２の負荷に応じた排気温度の基準範囲を特定する（Ｓ１０６）。なお、本願において、「負荷に応じた基準範囲」とは、負荷の変化に応じて変化する基準範囲を意味する。図６および図７は、特定部２４３がＳ１０６において行う処理を説明するための図である。図６は、Ｓ１０５において算出された各負荷帯の９５％信頼区間の下限値、平均、９５％信頼区間の上限値をグラフにプロットしたものである。図６における横軸のＸ（Ａ）〜Ｘ（Ｈ）は、負荷帯Ａ〜Ｈの中央値を示す。特定部２４３はＳ１０６において、９５％の信頼区間の下限値に関し、近似曲線を算出する。すなわち、特定部２４３は、座標（Ｘ（Ａ），Ｌ（Ａ））、（Ｘ（Ｂ），Ｌ（Ｂ））、・・・、（Ｘ（Ｈ），Ｌ（Ｈ））を通る曲線の近似曲線を求める。なお、特定部２４３が近似曲線を求める際に用いる曲線の種類は、例えば多項式近似、対数近似などのうち最もフィットするものが選択されることが望ましい。
特定部２４３は、平均および９５％信頼区間の上限値の各々に関しても、９５％信頼区間の下限値に関する場合と同様に、近似曲線を求める。図７は、特定部２４３によりＳ１０６において特定された近似曲線を示している。図７の曲線Ｌ、Ｍ、Ｈは各々、９５％信頼区間の下限値、平均、９５％信頼区間の上限値に関する近似曲線である。特定部２４３は、このように算出した曲線Ｌと曲線Ｈに挟まれる範囲（図７において斜線を付した範囲）を、エンジン１２の負荷に応じた排気温度の基準範囲として特定する。特定部２４３は、例えば、曲線Ｌ、曲線Ｍ、曲線Ｈの関数式を示すデータを基準範囲を示す基準範囲データとして記憶部２４２に記憶する。
特定部２４３は、例えば定期的に、上述したフローに従う処理を行い、記憶部２４２に記憶されている基準範囲データの更新を行う。基準範囲データは、短期間では大きく変化しない。ただし、エンジン１２やその周辺装置の経年劣化等により緩やかに変化するため、例えば１か月〜数ヶ月毎程度の頻度で基準範囲データの更新が行われることが望ましい。また、エンジン１２やその周辺装置のメインテナンス作業が行われた場合、エンジン１２の負荷に応じた排気温度の分布が変化する場合がある。従って、例えばＳ１０４における平均および分散を算出する処理において、特定部２４３がメインテナンス作業が行われる前に計測された排気温度（補正値）よりもメインテナンス作業が行われる後に計測された排気温度（補正値）に大きいウェイトを乗じる等の補正処理を行ってもよい。以上が特定部２４３により行われる処理である。
続いて、判定部２４４が行う処理を説明する。図８は、判定部２４４が行う処理のフローを示した図である。判定部２４４は、ログデータベースに新しいレコードが追加される毎に図８に示すフローに従う処理を行う。
判定部２４４は、まず、ログデータベースに新たに追加されたレコード（以下、「最新レコード」という）の風速が所定の閾値以下であり、波高が所定の閾値以下であり、操舵が「Ｆａｌｓｅ」であり、かつ加減速が「Ｆａｌｓｅ」であるかを判定する（Ｓ２０１）。新規レコードの風速が所定の閾値を超えているか、波高が所定の閾値を超えているか、操舵が「Ｔｒｕｅ」であるか、もしくは加減速が「Ｔｒｕｅ」である場合（Ｓ２０１；「Ｎｏ」）、判定部２４４は処理を終了する。
最新レコードの風速が所定の閾値以下であり、波高が所定の閾値以下であり、操舵が「Ｆａｌｓｅ」であり、かつ加減速が「Ｆａｌｓｅ」である場合（Ｓ２０１；「Ｙｅｓ」）、判定部２４４は新規レコードの排気温度を吸気温度で補正する（Ｓ２０２）。Ｓ２０２において判定部２４４が行う補正は、Ｓ１０２において特定部２４３が行う補正と同様の処理である。
続いて、特定部２４３は、最新レコードの負荷および排気温度（補正後）が、基準範囲データが示す基準範囲に含まれるか否かを判定する（Ｓ２０３）。最新レコードの負荷および排気温度（補正後）が基準範囲に含まれる場合（Ｓ２０３；「Ｙｅｓ」）、判定部２４４は処理を終了する。最新レコードの負荷および排気温度（補正後）が基準範囲に含まれない場合（Ｓ２０３；「Ｎｏ」）、判定部２４４は船舶１の船員に対するアラート表示を行う（Ｓ２０４）。図９は、判定部２４４により表示されるアラート表示の画面（以下、「アラート表示画面」という）を例示した図である。アラート表示画面には、排気温度の基準範囲および平均を示すグラフ上に、最新レコードの負荷および排気温度（補正前および補正後）がプロットされたものが表示される。また、アラート表示画面には、安全動作範囲も併せて表示される。以上が判定部２４４により行われる処理である。
船員は、アラート表示画面により、エンジン１２に何らかの異常が発生している可能性が高いことを知ることができる。図９に示した例の場合、エンジン１２の排気温度は安全動作範囲内にあり、従来は船員等により異常と認識されることはなかった。本実施形態にかかる船舶１においては、負荷に応じた排気温度の基準範囲を基準とすることで、エンジン１２の正常、異常の判定が正しく行われる。
なお、基準範囲特定装置２４は、判定部２４４によるアラート画面の表示とともに、例えば警告音等による報知を行ってもよい。また、基準範囲特定装置２４は、例えば船員の各々が携帯する端末装置に、アラート表示画面の表示を指示するデータを送信してもよい。この場合、各船員は端末装置に表示されるアラート表示画面により、エンジン１２の異常を速やかに知ることができる。
［変形例］
上述した実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で様々に変形することができる。以下にそれらの変形の例を示す。なお、上述した実施形態と以下に例示する変形例の２以上が適宜組み合わされてもよい。
（１）上述した実施形態において、特定部２４３は排気温度の分布が正規分布に従うものとして信頼区間の算出を行う。これに代えて、排気温度の分布が正規分布とは異なる種類の分布に従うものとして信頼区間の算出が行われてもよい。また、上述した実施形態において、特定部２４３は所定の信頼度の信頼区間を基準範囲として特定する。基準範囲は所定の信頼度の信頼区間に限られず、ログデータベースから得られる排気温度が予め定められた条件を満たす範囲であれば、いずれの区間が基準範囲として特定されてもよい。例えば、排気温度のサンプルの上位２．５％と下位２．５％を除くものが含まれる排気温度の範囲を基準範囲とするなど、他の規則に従い基準範囲の特定が行われてもよい。
（２）上述した実施形態においては、基準範囲特定装置２４は船舶１に搭載されている。これに代えて、基準範囲特定装置２４が、例えば陸上等の船舶１以外の場所に配置されてもよい。この場合、基準範囲特定装置２４は船舶１に配置された通信装置との間で通信を行う通信部を備え、例えば通信衛星等を介して、船舶１の通信装置から送信されてくる負荷指標、排気温度等の属性指標を受信し、基準範囲の特定や正常、異常の判定を行い、基準範囲データやアラート表示画面の表示を指示するデータを船舶１の通信装置に送信する。この場合、基準範囲特定装置２４は船舶１から受信するデータに加え、船舶１と同種の船舶からも同様のデータを受信し、当該受信したデータを用いて基準範囲データの生成を行ってもよい。
（３）上述した実施形態においては、基準範囲特定装置２４は船舶１の負荷指標、排気温度等の属性指標を示すデータに基づき、船舶１のエンジン１２等の対象装置に関する基準範囲データを生成する。基準範囲特定装置２４が、船舶１と同種の船舶の対象装置に関する負荷指標、属性指標を示すデータを用いて、船舶１の対象装置に関する基準範囲データを生成してもよい。例えば、船舶１に配置された基準範囲特定装置２４は、船舶１の対象装置に関する負荷指標、属性指標を示すデータを、通信衛星等を介して、陸上等に配置されたサーバ装置に送信する。また、基準範囲特定装置２４は、サーバ装置から、船舶１と同種の他の船舶の対象装置に関する負荷指標、属性指標を示すデータを受信する。基準範囲特定装置２４は、船舶１の対象装置に関する負荷指標、属性指標を示すデータに加え、サーバ装置より受信した他の船舶の対象装置に関する負荷指標、属性指標を示すデータを用いて、船舶１の対象装置に関する基準範囲データの生成を行う。
（４）上述した実施形態においては、エンジン１２にかかる負荷の大きさを示す負荷指標として、負荷特定部１５により特定された負荷（負荷を直接的に示す値）が用いられる。これに代えて、負荷の大きさを間接的に示す負荷指標が用いられてもよい。それらの負荷指標としては、単位時間当たりの燃料消費量、単位時間当たりの排気量等が例示される。
（５）上述した実施形態においては、正常、異常の判定を行う対象の装置としてエンジン１２が選択されている。本発明により特定される基準範囲によって正常、異常の判定を行うことが可能な装置はエンジン１２に限られず、負荷を伴う装置であれば、ポンプや発電機等のいずれの装置が対象として選択されてもよい。また、上述した実施形態においては、エンジン１２の正常、異常の判定を行うための属性指標として排気温度が選択されている。本発明において装置の正常、異常の判定を行うための属性指標として利用可能なものは排気温度に限られず、装置の属性を示す計測可能な属性指標であればいずれの属性指標が採用されてもよい。例えば、振動の振幅、振動の周波数、ノイズの大きさ、ノイズの音程、本体の所定位置の温度、本体の所定位置の圧力、駆動部のトルクなど、様々な種類の属性指標が装置の正常、異常の判定を行うために採用され得る。
（６）上述した実施形態においては、船舶１が航行中に遭遇する気象または海象を示す気象海象データとして、風速および波高を示すデータが採用されている。これに代えて、もしくは加えて、他の種別の気象または海象を示すデータが用いられてもよい。例えば、風向、波向、潮速、潮向等を示す気象海象データが用いられてもよい。また、上述した実施形態においては、エンジン１２が置かれている環境のうちエンジン１２の属性に影響を与える外乱要素として、吸気温度が用いられる。これに代えて、もしくは加えて、他の種別の外乱要素を示すデータが用いられてもよい。例えば、エンジン１２に用いられる油種を示すデータが外乱要素を示すデータとして用いられてもよい。
（７）上述した実施形態においては、エンジン１２（負荷を伴う装置の一例）は船舶１に搭載されるものとしたが、正常、異常の判定の対象となる装置は船舶１に搭載される装置に限られない。例えば、船舶以外の移動体に搭載される装置であってもよいし、プラント等に配置される装置であってもよい。
（８）上述した実施形態においては、基準範囲特定装置２４はコンピュータがプログラムに従った処理を実行することにより実現される。これに代えて、基準範囲特定装置２４がハードウェア回路によりいわゆる専用装置として構成されてもよい。
（９）上述した実施形態において例示した処理のフローは説明のための一具体例であり、同等の結果をもたらす他の順序のフローや代替的な処理が採用されてもよい。また、上述した実施形態において例示したデータ例や数値等も説明のための一具体例であり、本発明を限定するものではない。
（１０）上述した実施形態において、基準範囲は、エンジン１２に例示される負荷のかかる対象装置の属性の正常範囲を示す。基準範囲は対象装置が正常であるか異常であるかの判定の基準となる属性の属する範囲であれば、正常範囲を示さなくてもよい。例えば、対象装置の属性の異常範囲が基準範囲として用いられてもよい。
（１１）上述した実施形態において、基準範囲データの生成において、対象装置の経年劣化に関しては考慮されない。これに代えて、対象装置の経年劣化の影響が反映された基準範囲データの生成が行われてもよい。例えば、基準範囲特定装置２４の特定部２４３は、対象装置の経年劣化を示す指標（例えば、対象装置の製造後の経過時間、運転時間、運転時間に負荷の大きさに応じた係数を乗じたもの等、以下「経年劣化指標」という））を特定し、特定した経年劣化指標を示すデータを、負荷指標、属性指標を示すデータに対応付けて記憶部２４２に記憶させる。特定部２４３は、基準範囲の特定において、経年劣化指標の大きさに基づき、負荷指標および属性指標を複数のグループに区分する。特定部２４３は、各グループに関し基準範囲データを生成する。その結果、経年劣化指標の複数の範囲の各々に関し、基準範囲データが生成される。判定部２４４は、対象装置が正常であるか異常であるかの判定において、対象装置のその時点における経年劣化指標に応じた基準範囲データを用いる。
（１２）上述した実施形態において、基準範囲特定装置２４の特定部２４３が基準範囲の特定のために用いる属性指標が満たすべき条件は、様々に変更可能である。例えば、基準範囲として特定する信頼区間として、互いに信頼度が異なる上側信頼区間と下側信頼区間を合わせた区間が特定されてもよい。また、負荷帯毎に異なる信頼度の信頼区間が基準範囲として特定されてもよい。また、ユーザが正常か異常かを判定した結果を、判定時の負荷指標と属性指標とともに蓄積しておき、負荷帯毎に、正常と判定した属性指標の分布する範囲が基準範囲として特定されてもよい。また、特定部２４３が所定の条件に従い特定した基準範囲に対し、ユーザが経験等に基づく補正を加え、当該補正の加えられた基準範囲が判定部２４４により用いられてもよい。さらに、特定部２４３により特定された基準範囲に代えて、例えばユーザが入力した基準範囲が、判定部２４４による対象装置の正常、異常の判定に用いられてもよい。
なお、本発明は、基準範囲特定装置２４に例示される装置、コンピュータを当該装置として機能させるためのプログラム、当該プログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体、当該装置が実行する処理の方法、の各々として把握される。
１…船舶、１１…プロペラ、１２…エンジン、１３…舵板、１４…操船部、１５…負荷特定部、１６…吸気温度計測部、１７…排気温度計測部、１８…風速計測部、２０…波高計測部、２４…基準範囲特定装置、２４１…取得部、２４２…記憶部、２４３…特定部、２４４…判定部

Claims (13)

  1. 複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する取得手段と、
    ２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得手段により取得された複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定する特定手段と
    を備える装置。
  2. 前記特定手段は、前記２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得手段により取得された複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標が従う確率分布における予め定められた信頼度の信頼区間を前記基準範囲として特定する
    請求項１に記載の装置。
  3. 前記対象装置は船舶に搭載されており、
    前記取得手段は、前記複数の時点の各々に関し、前記船舶の航行中における気象または海象を示す気象海象データを取得し、
    前記特定手段は、前記計測結果のうち、気象海象データが示す気象または海象が所定の条件を満たす時点の計測結果を用いずに、前記基準範囲を特定する
    請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記取得手段は、前記複数の時点の各々に関し、前記対象装置が置かれている環境のうち前記対象装置の属性指標に影響を与える外乱要素を示す外乱データを取得し、
    前記特定手段は、前記取得手段により取得された属性指標を前記外乱データが示す外乱要素に応じて補正し、補正後の属性指標に基づき前記基準範囲として特定する
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
  5. 前記取得手段は、複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された前記対象装置と同種の装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記同種の装置の属性を示す属性指標とを取得し、
    前記特定手段は、前記取得手段により取得された前記同種の装置に関する負荷指標および属性指標を用いて、前記基準範囲を特定する
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の装置。
  6. 或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する取得手段を備え、
    前記取得手段は、２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得し、
    前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定する判定手段と
    を備える装置。
  7. 前記対象装置は船舶に搭載されており、
    前記取得手段は、前記船舶の航行状態を示す航行状態データを取得し、
    前記判定手段は、前記航行状態データが示す航行状態が所定の条件を満たす場合、前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かにかかわらず、前記対象装置が異常であると判定しない
    請求項６に記載の装置。
  8. コンピュータに、
    複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、
    ２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得する処理において取得した複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定する処理と
    を実行させるためのプログラム。
  9. コンピュータに、
    複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、
    ２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得する処理において取得した複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定する処理と
    を実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  10. 複数の時点の各々に関し、当該時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、当該時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得するステップと、
    ２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関し、正常な属性指標の範囲である基準範囲を、当該負荷または負荷帯に対応する前記取得するステップにおいて取得した複数の負荷指標と同じ時点に計測された複数の属性指標に基づき特定するステップと
    を備える方法。
  11. コンピュータに、
    或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、
    ２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得する処理と、
    前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定する処理と
    を実行させるためのプログラム。
  12. コンピュータに、
    或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得する処理と、
    ２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得する処理と、
    前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定する処理と
    を実行させるためのプログラムを持続的に記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  13. 或る時点に計測された対象装置にかかる負荷の大きさを示す負荷指標と、前記或る時点に計測された前記対象装置の属性を示す属性指標とを取得するステップと、
    ２以上の異なる負荷または負荷帯の各々に関する予め定められた正常な属性指標の範囲である基準範囲であって、属性指標の下限値と上限値の差が負荷または負荷帯に応じて変化する基準範囲を示す基準範囲データを取得するステップと、
    前記或る時点に計測された負荷指標に対応する負荷または負荷帯に関し前記基準範囲データが示す基準範囲に、前記或る時点に計測された属性指標が含まれるか否かに基づき、前記対象装置が正常であるか異常であるかを判定するステップと
    を備える方法。
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