JP6204895B2 - 耐用期間推定装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、耐用期間推定装置及び方法に関する。

高度経済成長期に建設した生活基盤が更新時期を迎え、それら施設や設備の維持修繕、更新需要が新規建設需要を上回る構造へ、社会が変容している。これに伴い、「新たに作る」ことから「今あるものを作り変える」ことを重視する方向へ、価値観も変化している。

土地の再開発や、ビルや工場などの建物の改築(リノベーション)の際には、新たな機器システムの設置や既存の機器システムの改良及び更新といった、機器システムの再構成が行われる。どのように再構成するかは、計画の段階で、各改築案の投資対効果を比較して判断する。したがって、機器システムの再構成において、既存の機器システムを継続稼働又は更新した場合や、新たな機器システムを設置した場合の、機器システムのライフサイクルコスト(初期コスト＋維持コスト＋廃棄コスト)の定量的な試算が重要である。

そして、ライフサイクルコストを試算するためには、その土地や建物での使い方や設置環境といった、機器システムの運用条件を把握することが必要である。これは、維持コストが機器システムの耐用期間に依存しており、耐用期間は運用条件によって大きく変わるためである。現状、耐用期間については、便宜的に、機器システムの製造元が示す設計条件値をあてはめることが一般的である。

しかしながら、上記の設計条件値は、機器システムの製造元が想定する特定条件下の耐用期間であり、その条件は、再開発場所や改築する建物での運用条件と乖離していることが多い。また、製造元の想定以上の使い方であったり、過酷な環境での設置であったりする場合には、結果的に設計条件値が過少設定となる可能性もある。さらに、再開発や改築によって、用途や使い方が変わることが多く、既存の機器システムの運用実績や経験則等をそのまま適用することはできない。またさらに、新たな機器システムを設置した場合には、その設置環境での稼働実績がないため、その機器システムの経験則が存在しない。

耐用期間の設計条件値を用いたライフサイクルコストの試算方法では、実態との誤差を含むリスクを抱えており、結果として、設計や投資の判断を誤ることにつながる恐れがある。

特開２００３−３２７３６６号公報 特開２００８−２２５６３７号公報

機器システムの耐用期間を高精度に推定することができる耐用期間推定装置及び方法を提供する。

一実施形態に係る耐用期間推定装置は、基準仕事量算出部と、想定仕事量算出部と、想定負荷係数算出部と、想定環境係数算出部と、想定耐用期間算出部と、を備える。基準仕事量算出部は、設計条件に基づいて、対象機器の基準仕事量を算出する。想定仕事量算出部は、負荷条件に基づいて、対象機器の想定仕事量を算出する。想定負荷係数算出部は、基準仕事量と想定仕事量とに基づいて、対象機器にかかる稼働負荷の度合いを示す想定負荷係数を算出する。想定環境係数算出部は、環境条件に基づいて、対象機器にかかる環境負荷の度合いを示す想定環境係数を算出する。想定耐用期間算出部は、想定負荷係数と想定環境係数とに基づいて、対象機器の想定耐用期間を算出する。

第１実施形態に係る耐用期間推定装置の機能構成を示すブロック図。 負荷率データの一例を示す図。 図１の耐用期間推定装置のハードウェア構成を示す図。 図１の耐用期間推定装置の動作を示すフローチャート。 図１の耐用期間推定装置の想定負荷係数算出処理を示すフローチャート。 図１の耐用期間推定装置の想定環境係数算出処理を示すフローチャート図。 第２実施形態に係る耐用期間推定装置の機能構成を示すブロック図。 図７の耐用期間推定装置の想定負荷係数算出処理を示すフローチャート。 図７の耐用期間推定装置の想定環境係数算出処理を示すフローチャート。 第３実施形態に係る耐用期間推定装置の機能構成を示すブロック図。 図１０の耐用期間推定装置の動作を示すフローチャート。 図１０の耐用期間推定装置の実負荷係数算出処理を示すフローチャート。 図１０の耐用期間推定装置の実環境係数算出処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る耐用期間推定装置（以下、「推定装置」という）及び方法について、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態に係る推定装置及び方法は、機器の耐用期間を、機器の負荷条件及び環境条件に基づいて推定する。以下、耐用期間の推定対象となる機器を対象機器と称する。対象機器には、単一の機器、複数の機器からなる機器システム、及びこれらを構成する部品などが含まれる。

まず、本実施形態に係る推定装置の機能構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る推定装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、この推定装置は、機器構成ＤＢ１と、機器構成格納部２と、機器構成設定部３と、用途条件設定部４と、環境条件設定部５と、想定環境係数算出部６と、負荷条件設定部７と、稼働パターン生成部８と、負荷率データ生成部９と、想定仕事量算出部１０と、機器性能ＤＢ１１と、機器性能格納部１２と、機器性能設定部１３と、基準仕事量算出部１４と、想定負荷係数算出部１５と、想定耐用期間算出部１６と、を備える。

機器構成ＤＢ１は、対象機器を特定する対象機器情報を記憶する記憶媒体である。対象機器情報は、例えば、対象機器の種類名、品名、型名、及び製造元であるが、これに限られない。対象機器情報は、想定耐用期間の算出の実行単位（例えば、評価案件や導入・設置案件といったケース単位）ごとに、ユニークなＩＤを割当てられる。想定耐用期間とは、推定装置により推定される対象機器の耐用期間のことである。機器構成ＤＢ１は、１つ又は複数の実行単位の対象機器情報を記憶してもよいし、対象機器間の関係や、対象機器を構成する複数の機器間の関係を示すデータを記憶してもよい。

機器構成格納部２は、機器構成ＤＢ１から情報を取得し、機器構成ＤＢ１へ情報を格納する。機器構成格納部２は、例えば、対象機器情報にＩＤを割当てて機器構成ＤＢ１に格納する。また、機器構成格納部２は、検索条件に合致する対象機器情報や対象機器の抽出機能を備えてもよい。

機器構成設定部３は、対象機器情報を設定する。機器構成設定部３は、ユーザから入力された情報に基づいて対象機器情報を設定してもよいし、予め用意された他のＤＢ（例えば、機器性能ＤＢ１１）から取得した情報に基づいて対象機器情報を設定してもよい。また、機器構成設定部３は、対象機器が複数の機器により構成される機器システムである場合、機器システムを構成する各機器をリストとして設定してもよい。機器構成設定部３により設定された対象機器情報は、機器構成格納部２により機器構成ＤＢ１に格納される。

用途条件設定部４は、対象機器の用途を示す用途条件を設定する。用途条件は、例えば、対象機器を設置する施設の業態や規模を示す情報（業種名、敷地面積、床面積、及び収容人数等）、施設の種類を示す情報（オフィス、学校、商店、工場、及び事務所など）、及び設置目的を示す情報（例えば、要求される機能）であるが、これに限られない。用途条件設定部４は、ユーザから入力された情報に基づいて用途条件を設定してもよいし、予め用意された用途条件のテンプレートなどから取得した情報に基づいて用途条件を設定してもよい。

環境条件設定部５は、対象機器の設置環境を示す環境条件を設定する。環境条件は、例えば、立地環境を示す情報（室内、室外、経度、緯度、高度、及び気象特性など）、及び稼働環境を示す情報（防塵レベル、防滴レベル、及び点検頻度など）であるが、これに限られない。環境条件設定部５は、ユーザから入力された情報に基づいて環境条件を設定してもよいし、予め用意された環境条件のテンプレートなどから取得した情報に基づいて環境条件を設定してもよい。また、環境条件設定部５は、用途条件設定部４により設定された用途条件に基づいて、環境条件を設定してもよい。

想定環境係数算出部６は、想定環境係数を算出する。想定環境係数は、環境条件設定部５により設定された環境条件において、対象機器にかかる環境負荷の度合いを示す係数である。環境負荷とは、設置環境に起因して対象機器にかかる負荷のことである。

想定環境係数算出部６は、例えば、室内は４、室外は６というように、実績や経験に基づいて環境条件ごとの環境負荷が設定された環境負荷のテンプレートなどから、環境条件設定部５により設定された環境条件に基づいて環境負荷を抽出し、抽出した環境負荷と、基準となる環境負荷と、を比較して、対象機器の環境係数を算出することができる。例えば、環境負荷の基準値が５であり、対象機器が室内に設置されている場合、想定環境係数は０．８（＝４／５）と算出することができる。

また、想定環境係数算出部６は、対象機器の過去の実績データから算出した環境係数がある場合には、当該環境係数を利用してもよいし、環境条件が類似する他の機器の実績データから算出した環境係数がある場合には、当該環境係数を用いて対象機器の環境係数を算出してもよい。

さらに、対象機器が複数の機器からなる機器システムである場合、想定環境係数算出部６は、各機器の想定環境係数を算出し、複数の想定環境係数の平均値、中央値、及び確率分布（分散や標準偏差など）といった統計量を、対象機器の想定環境係数として算出してもよい。この場合、対象機器の想定環境係数は、第１想定環境係数（平均値）、第２想定環境係数（中央値）、第３想定環境係数（信頼区間ｎ％の下限値）、及び第４想定環境係数（信頼区間ｎ％の上限値）というように、複数であってもよい。これは、対象機器が、それぞれ想定環境係数を算出可能な複数の部品からなる機器である場合も同様である。

負荷条件設定部７は、対象機器の稼働態様を示す負荷条件を設定する。負荷条件は、例えば、稼働期間、稼働時間帯、稼働日時、及び負荷率であるが、これに限られない。ここでいう負荷率とは、対象機器の出力の定格出力に対する割合である。

負荷条件設定部７は、ユーザから入力された情報に基づいて負荷条件を設定してもよいし、予め用意された負荷条件のテンプレートなどから取得した情報に基づいて負荷条件を設定してもよい。また、負荷条件設定部７は、用途条件設定部４により設定された用途条件に基づいて、負荷条件を設定してもよい。

稼働パターン生成部８は、負荷条件設定部７が設定した負荷条件に基づいて、稼働期間における対象機器の稼働パターンを生成する。稼働パターンは、経時的な稼働態様の変化を示し、単位時間毎の負荷条件のデータ列として生成される。稼働パターン生成部８は、例えば、対象機器の過去の稼働パターンの実績データや、負荷条件が類似する他の機器の稼働パターンの実績データから、稼働期間における対象機器の稼働パターンをシミュレーションすることができる。なお、負荷条件設定部７により、負荷条件が単位時間毎に設定されている場合には、稼働パターン生成部８はなくてもよい。

負荷率データ生成部９は、稼働パターン生成部８によりされた稼働パターンに基づいて、負荷率データを生成する。負荷率データとは、図２に示すような、稼働期間における経時的な負荷率の変化を示すデータである。なお、負荷率データ生成部９は、負荷条件設定部７が設定した負荷条件に基づいて負荷率データを生成することもできる。この場合、推定装置は、稼働パターン生成部８を備えなくてもよい。

想定仕事量算出部１０は、負荷率データ生成部９が生成した負荷率データに基づいて、想定仕事量を算出する。想定仕事量とは、対象機器が負荷条件にしたがって稼働された場合に想定される、対象機器の仕事量である。想定仕事量は、稼働期間における累積負荷率として算出される。したがって、想定仕事量は、図２における、斜線部分の面積となる。

機器性能ＤＢ１１は、対象機器の設計条件（性能）を記憶する記憶媒体である。設計条件は、例えば、対象機器の単位期間あたりの標準稼働時間、標準負荷率、標準耐用期間、及び性能特性を示す数理モデルであるが、これに限られない。機器性能ＤＢ１１は、対象機器ごとに設計条件を記憶してもよいし、対象機器を構成する機器ごとに設計条件を記憶してもよい。

機器性能格納部１２は、機器性能ＤＢ１２から情報を取得し、機器性能ＤＢ１１へ情報を格納する。機器性能格納部１２は、例えば、設計条件を機器性能ＤＢ１１に格納する。また、機器性能格納部１２は、検索条件に合致する設計条件や対象機器の抽出機能を備えてもよい。

機器性能設定部１３は、対象機器の設計条件を設定する。機器性能設定部１３は、ユーザから入力された情報に基づいて設計条件を設定してもよいし、予め用意された他のＤＢ（例えば、機器構成ＤＢ１）から取得した情報に基づいて設計条件を設定してもよい。機器性能設定部１３により設定された設計条件は、機器性能格納部１２により機器性能ＤＢ１１に格納される。

基準仕事量算出部１４は、対象機器の設計条件に基づいて、対象機器の基準仕事量を算出する。基準仕事量とは、対象機器が設計条件にしたがって稼働された場合に想定される対象機器の仕事量である。基準仕事量は、例えば、設計条件として設定された耐用期間における累積標準負荷率として算出される。この基準仕事量は、対象機器の仕事量の評価基準として利用される。

想定負荷係数算出部１５は、想定負荷係数を算出する。想定負荷係数は、負荷条件設定部７により設定された負荷条件又は稼働パターン生成部８により生成された稼働パターンにおいて、対象機器に係る稼働負荷の度合いを示す係数である。稼働負荷とは、負荷条件や稼働パターンに起因して対象機器に係る負荷のことである。稼働負荷が大きいほど、対象機器の耐用期間は短くなると考えられる。

想定負荷係数算出部１５は、想定負荷係数として、基準仕事量に対する想定仕事量の割合を算出する。基準仕事量が算出された標準耐用期間と、想定仕事量が算出された稼働期間と、が異なる場合、想定負荷係数算出部１５は、これらの期間を正規化した上で、想定負荷係数を算出するのが好ましい。

また、対象機器が複数の機器からなる機器システムである場合、想定負荷係数算出部１５は、各機器の想定負荷係数を算出し、複数の想定負荷係数の平均値、中央値、及び確率分布（分散や標準偏差など）といった統計量を、対象機器の想定負荷係数として算出してもよい。この場合、対象機器の想定負荷係数は、第１想定負荷係数（平均値）、第２想定負荷係数（中央値）、第３想定負荷係数（信頼区間ｎ％の下限値）、及び第４想定負荷係数（信頼区間ｎ％の上限値）というように、複数であってもよい。これは、対象機器が、それぞれ想定負荷係数を算出可能な複数の部品からなる機器である場合も同様である。

想定耐用期間算出部１６は、対象機器の標準耐用期間と、想定環境係数と、想定負荷係数とに基づいて、想定耐用期間を算出する。想定耐用期間とは、上述の通り、対象機器の耐用期間の推定値である。具体的には、想定耐用期間算出部１６は、標準耐用期間を、想定環境係数及び想定負荷係数で割ることにより、想定耐用期間を算出する。すなわち、想定耐用期間算出部１６は、環境負荷や稼働負荷が大きくなるほど、想定耐用期間が標準耐用期間より短くなるように、想定耐用期間を算出する。これは、耐用期間は、環境負荷や稼働負荷が大きくなるほど短くなると考えられるためである。

想定耐用期間算出部１６は、想定環境係数や想定負荷係数が複数ある場合、使用する係数を目的に応じて選択し、想定耐用期間を算出する。想定耐用期間算出部１６は、例えば、想定耐用期間の平均的な傾向を推定する場合、第１想定環境変数及び第１想定負荷変数を使用して想定耐用期間を算出する。また、想定耐用期間算出部１６は、想定耐用期間を緩く推定する場合、第４想定環境変数及び第４想定負荷変数を使用して想定耐用期間を算出する。さらに、想定耐用期間算出部１６は、想定耐用期間を厳しく推定する場合、第３想定環境変数及び第３想定負荷変数を使用して想定耐用期間を算出する。

また、対象機器が複数の機器からなる機器システムである場合、想定耐用期間算出部１６は、各機器の想定耐用期間を算出し、複数の想定耐用期間の平均値、中央値、及び最小値を対象機器の想定耐用期間として算出してもよいし、対象機器の構成に二重化や機能代替といった冗長性がある場合には、その冗長性の範囲内で算出した想定耐用期間の最大値を対象機器の想定耐用期間をとして算出してもよい。これは、対象機器が、それぞれ想定耐用期間を算出可能な複数の部品からなる機器である場合も同様である。

想定耐用期間算出部１６により算出された想定耐用期間は、機器構成格納部２により、対象機器情報として機器構成ＤＢに格納される。

次に、本実施形態に係る推定装置のハードウェア構成について、図３を参照して説明する。本実施形態に係る推定装置は、図３に示すように、コンピュータ装置１００により構成される。コンピュータ装置１００は、ＣＰＵ１０１と、入力インターフェース１０２と、表示装置１０３と、通信装置１０４と、主記憶装置１０５と、外部記憶装置１０６とを備え、これらはバス１０７により相互に接続されている。

ＣＰＵ（中央演算装置）１０１は、主記憶装置１０５上で、耐用期間推定プログラム（以下、「推定プログラム」という）を実行する。推定プログラムとは、推定装置の上述の各機能構成を実現するプログラムのことである。ＣＰＵ１０１が、推定プログラムを実行することにより、各機能構成は実現される。

入力インターフェース１０２は、キーボード、マウス、及びタッチパネルなどの入力装置からの操作信号を、推定装置に入力する。入力インターフェース１０２は、例えば、ＵＳＢやイーサネット（登録商標）であるが、これに限られない。機器構成設定部３、用途条件設定部４、環境条件設定部５、負荷条件設定部７、及び機器性能設定部１３は、入力インターフェース１０２から入力された操作信号に基づいて、機器構成、用途条件、環境条件、負荷条件、及び機器性能などの設定を行うことができる。

表示装置１０３は、推定装置から出力される映像信号を表示する。表示装置は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＣＲＴ（ブラウン管）、及びＰＤＰ（プラズマディスプレイ）であるが、これに限られない。

通信装置１０４は、推定装置が外部装置と無線又は有線で通信するための装置である。通信装置１０４は、例えば、モデムやルータであるが、これに限られない。機器構成設定部３、用途条件設定部４、環境条件設定部５、負荷条件設定部７、及び機器性能設定部１３は、通信装置１０４を介して外部装置から入力された情報に基づいて、機器構成、用途条件、環境条件、負荷条件、及び機器性能などの設定を行うことができる。

主記憶装置１０５は、推定プログラムの実行の際に、推定プログラム、推定プログラムの実行に必要なデータ、及び推定プログラムの実行により生成されたデータなどを記憶する。推定プログラムは、主記憶装置１０５上で展開され、実行される。主記憶装置１０５は、例えば、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭであるが、これに限られない。機器構成ＤＢ１及び機器性能ＤＢ１１は、この主記憶装置１０５上及び外部記憶装置１０６上の少なくとも一方に構築される。

外部記憶装置１０６は、推定プログラム、推定プログラムの実行に必要なデータ、及び推定プログラムの実行により生成されたデータなどを記憶する。これらのプログラムやデータは、推定プログラムの実行の際に、主記憶装置１０５に読み出される。外部記憶装置１０６は、例えば、ハードディスク、光ディスク、フラッシュメモリ、及び磁気テープであるが、これに限られない。

なお、推定プログラムは、コンピュータ装置１００に予めインストールされていてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶されていてもよい。また、推定プログラムは、インターネット上にアップロードされていてもよい。

次に、本実施形態に係る推定装置の動作について、図４〜図６を参照して具体的に説明する。図４は、本実施形態に係る推定装置による推定方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０において、各種の情報が設定される。すなわち、機器構成設定部３が対象機器の機器構成を設定し、用途条件設定部が用途条件を設定し、環境条件設定部５が環境条件を設定し、負荷条件設定部７が負荷条件を設定し、機器性能設定部１３が対象機器の機器性能を設定する。

設定終了後、想定負荷係数算出処理（ステップＳ２０）、想定環境係数算出処理（ステップＳ３０）、及び想定耐用期間算出処理（ステップＳ４０）が行われる。ステップＳ２０〜Ｓ４０の処理は、ループ処理であり、対象機器が複数ある場合、全ての対象機器について行われる。また、想定負荷係数算出処理（ステップＳ２０）と想定環境係数算出処理（ステップＳ３０）とは順番が逆であってもよい。

まず、想定負荷係数算出処理（ステップＳ２０）について、図５を参照して説明する。想定負荷係数算出処理が開始すると、基準仕事量及び想定仕事量の算出が順番に、或いは図５に示すように並列して行われる。

ステップＳ２１において、基準仕事量算出部１４は、設計条件に基づいて、基準仕事量を算出する。設計条件として、単位期間UT、単位期間あたりの標準稼働時間sET、標準負荷率cLF、標準耐用期間sLTが設定されている場合、基準仕事量bwは、以下のように算出される。
bw = (sET * cLF) * (sLT / UT)

例えば、負荷率７０％で１日あたり８時間稼働した場合の標準耐用期間が７年と設定された対象機器の場合、基準仕事量は以下のようになる。
bw [h] = (8 * 0.7) * (365 * 7 / 1)) = 14308 [h]

ステップＳ２２において、稼働パターン生成部８は、負荷条件に基づいて、稼働パターンを生成する。なお、本実施形態において、ステップＳ２２は、省略されてもよい。

次に、ステップＳ２３において、負荷率データ生成部９は、負荷条件及び稼働パターンに基づいて、負荷率データを生成する。負荷率データは、例えば、単位時間毎の負荷率のデータ列として生成される。

そして、ステップＳ２４において、想定仕事量算出部１０は、負荷条件及び負荷率データに基づいて、想定仕事量を算出する。負荷条件として、単位期間UT、単位期間あたりの負荷率vLF、稼働期間uLTが設定されている場合、想定仕事量awは、以下のように算出される。
aw =ΣvLFt * (uLT / UT)
上記の式において、vLFtは、負荷率データから得られる、単位時間ごとの負荷率である。

例えば、単位期間が１日、稼働期間が５年であり、負荷率データが１時間毎の負荷率vLFt{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.7,0.5,0.4,1.0,0.5,0.4,0.4,0.9,1.3,1.2,0.9,0.5,0.3,0,0}というデータ列として生成された場合、想定仕事量は以下のようになる。
aw [h] = 9 * ((365-52) * 5 / 1) = 14085 [h]

ステップＳ２１及びステップＳ２４の終了後、ステップＳ２６において、想定負荷係数算出部１５は、基準仕事量bw及び想定仕事量awに基づいて、想定負荷係数を算出する。想定負荷係数apcは、以下のように算出される。
apc = (aw * (sLT / uLT)) / bw = (14085 * (2555 / 1565)) / 14308 = 1.6071

これは、設定された負荷条件に従って対象機器を稼働する場合の稼働負荷が、設計条件に従って対象機器を稼働した場合の稼働負荷よりも約１．６倍であることを示している。

次に、想定環境係数算出処理（ステップＳ３０）について、図６を参照して説明する。想定環境係数算出処理が開始すると、ステップＳ３１において、想定環境係数算出部６は、環境条件に基づいて、環境負荷のテンプレートから対象機器の環境負荷を取得する。

そして、ステップＳ３２において、想定環境係数算出部６は、取得した環境負荷と環境負荷の基準値とから、想定環境係数aecを算出する。ここでは、想定環境係数aecは０．８であるものとする。これは、設定された環境条件下で対象機器を稼働する場合の環境負荷が、基準となる環境条件下で対象機器を稼働した場合の環境負荷よりも０．８倍であることを示している。

想定負荷係数算出処理（ステップＳ２０）及び想定環境係数算出処理（ステップＳ３０）の終了後、耐用期間算出部１６は、想定負荷係数apc及び想定環境係数aecに基づいて、想定耐用期間altを算出する。想定耐用期間altは、以下のように算出される。
alt [year] = sLT / (apc * aec) = 7 / (1.6071 * 0.8) = 5.4 [year]

こうして算出された想定耐用期間altは、機器構成格納部２により、機器構成ＤＢ１に格納される。その後、想定耐用期間を未算出の対象機器がある場合、処理はステップＳ２０に戻り、次の対象機器の想定耐用期間の算出処理が行われる。

以上説明した通り、本実施形態に係る推定装置及び方法によれば、対象機器の設置環境や稼働態様などの運用条件に即して耐用期間を推定することができる。したがって、対象機器の追加や更新などの計画段階であっても、機器の耐用期間を高精度に推定することができる。

また、本実施形態に係る推定装置及び方法により推定した耐用期間を用いることにより、対象機器のライフサイクルコストを精度よく試算することができる。これにより、建物の改築や設備の更新における、計画段階での設計や投資対効果の判断精度を向上させることができる。設備投資における投資効果の試算装置や、保守計画の立案装置等にも有用である。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る推定装置及び方法について、図７〜図９を参照して説明する。本実施形態に係る推定装置及び方法は、対象機器や他の機器の実績データを利用して、対象機器の耐用期間を推定する。図７は、本実施形態に係る推定装置の機能構成を示すブロック図である。図７に示すように、本実施形態に係る推定装置は、用途ケースＤＢ１７と、用途ケース格納部１８と、用途ケース探索部１９と、を備える。これらの機能構成は、コンピュータ装置１００により実現できる。他の構成は、第１実施形態と同様である。

用途ケースＤＢ１７は、用途ケースを記憶する記憶媒体である。用途ケースとは、機器の用途条件、環境条件、負荷条件、機器構成、機器性能、実環境係数、実負荷係数、基準仕事量、稼働パターン、ＩＤ、及び負荷率データなどの情報を、実行単位ごとや機器ごとに対応させたデータである。実環境係数及び実負荷係数とは、機器の実績データに基づいて算出した実際の環境係数及び負荷係数のことである。用途ケースＤＢ１７において、用途ケースは、例えば、適用目的、適用規模、標準仕様時間帯、立地特性などをキーとして管理されるのが好ましい。なお、実環境係数及び実負荷係数の算出方法については、第３実施形態で説明する。

用途ケース格納部１８は、用途ケースＤＢ１７から情報を取得し、用途ケースＤＢ１７へ情報を格納する。用途ケース格納部１８は、例えば、用途ケースを用途ケースＤＢ１７に格納する。また、用途ケース格納部１８は、検索条件に合致する用途ケースを抽出する機能を備えてもよい。

用途ケース探索部１９は、対象機器の用途条件、環境条件、及び負荷条件に類似する用途ケースを、用途ケースＤＢ１７から探索する。また、用途ケース探索部１９は、発見した用途ケースに含まれる実環境係数及び実負荷係数を取得する。用途ケース探索部１９により取得された実環境係数及び実負荷係数は、想定耐用期間の算出に利用することができる。

次に、本実施形態に係る推定装置の動作について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、本実施形態における想定負荷係数算出処理（ステップＳ２０）を示すフローチャートである。図８において、ステップＳ２１〜Ｓ２６は、第1実施形態と同様である。

想定負荷係数算出処理が開始すると、まず、ステップＳ２７において、用途ケース探索部１９は、対象機器の用途条件及び負荷条件を取得し、取得した用途条件及び負荷条件と類似する用途ケースを、用途ケースＤＢ１７から探索する。

類似する用途ケースが発見されなかった場合（ステップＳ２８のＮＯ）、処理はステップＳ２１に進む。以降、ステップＳ２６において、想定負荷係数算出部１５が、想定負荷係数を算出し、処理が終了する。この場合、ステップＳ４０において、想定耐用期間算出部１６は、想定負荷係数を用いて想定耐用期間を算出する。

これに対して、類似する用途ケースが発見された場合（ステップＳ２８のＹＥＳ）、処理はステップＳ２９に進む。ステップＳ２９において、用途ケース探索部１９は、発見した用途ケースの実負荷係数を取得し、処理が終了する。この場合、ステップＳ４０において、想定耐用期間算出部１６は、想定負荷係数の代わりに、用途ケース探索部１９が取得した実負荷係数を用いて想定耐用期間を算出する。

図９は、本実施形態における想定環境係数算出処理（ステップＳ３０）を示すフローチャートである。図９において、ステップＳ３１，Ｓ３２は、第1実施形態と同様である。

想定環境係数算出処理が開始すると、まず、ステップＳ３３において、用途ケース探索部１９は、対象機器の用途条件及び環境条件を取得し、取得した用途条件及び環境条件と類似する用途ケースを、用途ケースＤＢ１７から探索する。

類似する用途ケースが発見されなかった場合（ステップＳ３４のＮＯ）、処理はステップＳ３１に進む。以降、ステップＳ３２において、想定環境係数算出部６が、想定環境係数を算出し、処理が終了する。この場合、ステップＳ４０において、想定耐用期間算出部１６は、想定環境係数を用いて想定耐用期間を算出する。

これに対して、類似する用途ケースが発見された場合（ステップＳ３４のＹＥＳ）、処理はステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、用途ケース探索部１９は、発見した用途ケースの実環境係数を取得し、処理が終了する。この場合、ステップＳ４０において、想定耐用期間算出部１６は、想定環境係数の代わりに、用途ケース探索部１９が取得した実環境係数を用いて想定耐用期間を算出する。

以上説明した通り、本実施形態に係る推定装置及び方法によれば、用途条件、環境条件、及び負荷条件などが類似する用途ケースの実績データを用いて、対象機器の耐用期間を推定することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る推定装置及び方法について、図１０〜図１３を参照して説明する。本実施形態に係る推定装置及び方法は、実環境係数や実負荷係数を含む用途ケースを生成する手段を備える。図１０は、本実施形態に係る推定装置の機能構成を示すブロック図である。図１０に示すように、本実施形態に係る推定装置は、稼働データＤＢ２０と、稼働データ格納部２１と、稼働データ収集部２２と、実仕事量算出部２３と、実環境係数算出部２４と、用途ケース生成部２５と、を更に備える。これらの機能構成は、コンピュータ装置１００により実現できる。他の構成は、第２実施形態と同様である。

稼働データＤＢ２０は、機器の実際の稼働態様や設置環境の実績データである稼働データを記憶する記憶媒体である。稼働データは、例えば、対象機器を含む任意の機器の負荷条件、環境条件、用途条件、機器構成、機器性能、及び稼働パターンであるが、これに限られない。

稼働データ格納部２１は、稼働データＤＢ２０から情報を取得し、稼働データＤＢ２０へ情報を格納する。稼働データ格納部２１は、検索条件に合致する稼働データの抽出機能を備えてもよい。

稼働データ収集部２２は、稼働データの収集対象である１つ又は複数の機器と有線又は無線で通信し、稼働データを収集する。稼働データ収集部２２が収集した稼働データは、稼働データ格納部２１により、稼働データＤＢ２０に格納される。

実仕事量算出部２３は、稼働データＤＢ２０に記憶された稼働データに基づいて、実仕事量を算出する。実仕事量とは、生涯期間中における機器の実際の仕事量である。したがって、実仕事量は、生涯期間、すなわち、実際の耐用期間（実耐用期間）が判明している機器について算出される。実耐用期間は、機器の異常や機能低下の発生、交換や修理の発生といった保守イベントをもとに得られる。実仕事量は、実耐用期間における累積負荷率として算出される。

本実施形態において、稼働パターン生成部８は、実負荷係数を算出するために、稼働データＤＢ２０に記憶された稼働データに基づいて、機器の稼働パターンを生成する。稼働パターン生成部８は、例えば、稼働データから特徴的なパターンを抽出することにより、稼働パターンを生成する。そして、想定負荷係数算出部１５は、稼働パターン生成部８が生成した稼働パターンについて、上述の方法で想定負荷係数を算出する。ここで算出される想定負荷係数は、実際の稼働データに基づいて算出された負荷係数であるため、機器の実負荷係数となる。

実環境係数算出部２４は、実仕事量算出部２３が算出した実仕事量と、想定負荷係数算出部１５が算出した実負荷係数と、に基づいて実環境係数を算出する。実環境係数の算出方法については後述する。

用途ケース生成部２５は、用途ケースを生成する。用途ケース生成部２５は、実環境係数算出部２４が実環境係数を算出した機器の用途条件、環境条件、負荷条件、機器構成、機器性能、実環境係数、実負荷係数、基準仕事量、稼働パターン、ＩＤ、及び負荷率データなどの情報を、実行単位ごとや機器ごとに対応させ、用途ケースＤＢ１７の表現形式に構造化することにより、用途ケースを生成する。用途ケースに含まれる用途条件、環境条件、及び負荷条件などの各種の条件は、ユーザにより設定されてもよいし、予め用意したテンプレートから取得されてもよいし、稼働データから取得されてもよい。用途ケース生成部２５により生成された用途ケースは、用途ケース格納部１８により、用途ケースＤＢ１７に格納される。

次に、本実施形態に係る推定装置の動作について、図１１〜図１３を参照して具体的に説明する。図１１は、本実施形態に係る推定装置による用途ケースの生成方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ５０において、各種の情報が設定される。すなわち、用途ケース生成部２５が、用途ケースの用途条件、環境条件、負荷条件、機器構成、及び機器性能などを設定する。

設定終了後、実負荷係数算出処理（ステップＳ６０）、及び実環境係数算出処理（ステップＳ７０）が行われる。ステップＳ６０〜Ｓ７０の処理は、ループ処理であり、用途ケースを生成する機器が複数ある場合、全ての機器について行われる。

まず、実負荷係数算出処理（ステップＳ６０）について、図１２を参照して説明する。実負荷係数算出処理が開始すると、基準仕事量及び想定仕事量の算出が順番に、或いは図５に示すように並列して行われる。

ステップＳ６１において、基準仕事量算出部１４は、用途ケースを生成する機器の設計条件に基づいて、基準仕事量bwを算出する。基準仕事量bwの算出方法は上述の通りである。

ステップＳ６２において、稼働パターン生成部８は、稼働データから特徴的なパターンを抽出し、稼働パターンを生成する。

次に、ステップＳ６３において、負荷率データ生成部９は、稼働パターンに基づいて、負荷率データを生成する。負荷率データは、例えば、単位時間毎の負荷率のデータ列vLFtとして生成される。

そして、ステップＳ６４において、想定仕事量算出部１０は、負荷率データに基づいて、想定仕事量awを算出する。想定仕事量awの算出方法は、上述の通りである。

ステップＳ６１及びステップＳ６４の終了後、ステップＳ６６において、想定負荷係数算出部１５は、基準仕事量bw及び想定仕事量awに基づいて、実負荷係数rpc（＝想定負荷係数apc）を算出する。実負荷係数rpcの算出方法は、上述の想定負荷係数の算出方法と同様である。

次に、実環境係数算出処理（ステップＳ７０）について、図１３を参照して説明する。実環境係数算出処理が開始すると、ステップＳ７１において、実仕事量算出部２３は、稼働データに基づいて、実仕事量rwを算出する。稼働データから、単位期間UT、単位期間あたりの負荷率vLF、実耐用期間rLTを取得した場合、実仕事量rwは、以下のように算出される。
rw = ΣvLFt * (rLT / UT)
上記の式において、vLFtは、稼働データから得られる、単位時間ごとの負荷率である。

例えば、単位期間UTが１日、実耐用期間rLTが1408日であり、負荷率がvLFt{0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.7,0.5,0.4,1.0,0.5,0.4,0.4,0.9,1.3,1.2,0.9,0.5,0.3,0,0}というデータ列として取得された場合、実仕事量rwは以下のようになる。
rw [h] = 9 * 1408 / 1 = 12676.5[h]

そして、ステップＳ７２において、実環境係数算出部２４は、実負荷係数rpcと、実仕事量rwと、基準仕事量bwと、に基づいて、実環境係数recを算出する。実環境係数recは、例えば、以下のように求められる。
rec = (bw / rw) / rpc

これは、基準仕事量bwと実仕事量rwとの差は、機器にかかる稼働負荷及び環境負荷によって生じると考えられるためである。

例えば、bw = 14308 [h]、rw = 12676.5[h]、rpc = 1.6071の場合、実環境係数recは以下のようになる。
rec = (14308 / 12676.5) / 1.6071 = 0.7023

その後、ステップＳ８０において、用途ケース生成部２５が用途ケースを生成する。生成された用途ケースは、用途ケースＤＢ１７に記憶され、想定耐用期間の算出に利用される。

以上説明した通り、本実施形態に係る推定装置及び方法によれば、機器の稼働データから、実環境係数や実負荷係数を算出することができる。これにより、用途ケースを生成し、想定耐用期間の算出に利用することができる。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１：機器構成ＤＢ、２：機器構成格納部、３：機器構成設定部、４：用途条件設定部、５：環境条件設定部、６：想定環境係数算出部、７：負荷条件設定部、８：稼働パターン生成部、９：負荷率データ生成部、１０：想定仕事量算出部、１１：機器性能ＤＢ、１２：機器性能格納部、１３：機器性能設定部、１４：基準仕事量算出部、１５：想定負荷係数算出部、１６：想定耐用期間算出部、１７：用途ケースＤＢ、１８：用途ケース格納部、１９：用途ケース探索部、２０：稼働データＤＢ、２１：稼働データ格納部、２２：稼働データ収集部、２３：実仕事量算出部、２４：実環境係数算出部、２５：用途ケース生成部

Claims (10)

1. 設計条件に基づいて、対象機器の基準仕事量を算出する基準仕事量算出部と、
   負荷条件に基づいて、前記対象機器の想定仕事量を算出する想定仕事量算出部と、
   前記基準仕事量と前記想定仕事量とに基づいて、前記対象機器にかかる稼働負荷の度合いを示す想定負荷係数を算出する想定負荷係数算出部と、
   環境条件に基づいて、前記対象機器にかかる環境負荷の度合いを示す想定環境係数を算出する想定環境係数算出部と、
   前記想定負荷係数と前記想定環境係数とに基づいて、前記対象機器の想定耐用期間を算出する想定耐用期間算出部と、
   を備える耐用期間推定装置。
2. 前記基準仕事量は、前記設計条件として設定された耐用期間における、前記対象機器の累積負荷率である
   請求項１に記載の耐用期間推定装置。
3. 前記想定仕事量は、前記負荷条件に従って稼働した場合の前記対象機器の累積負荷率である
   請求項１又は請求項２に記載の耐用期間推定装置。
4. 前記想定負荷係数は、前記基準仕事量と前記想定仕事量との比である
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の耐用期間推定装置。
5. 前記環境条件は、前記対象機器の立地環境及び稼働環境の少なくとも１つを含む
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の耐用期間推定装置。
6. 前記想定環境係数は、他の機器にかかる実際の環境負荷の度合いを示す実環境係数に基づいて算出される
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の耐用期間推定装置。
7. 前記実環境係数は、前記他の機器の稼働データから算出された実仕事量と実負荷係数とに基づいて算出される
   請求項６に記載の耐用期間推定装置。
8. 前記実環境係数を含む用途ケースの中から、前記対象機器の前記環境条件に類似する前記用途ケースを探索する用途ケース探索部を更に備える
   請求項６又は請求項７に記載の耐用期間推定装置。
9. 前記用途ケースを生成する用途ケース生成部を更に備える
   請求項８に記載の耐用期間推定装置。
10. 設計条件に基づいて、対象機器の基準仕事量を算出する工程と、
    負荷条件に基づいて、前記対象機器の想定仕事量を算出する工程と、
    前記基準仕事量と前記想定仕事量とに基づいて、前記対象機器にかかる稼働負荷の度合いを示す想定負荷係数を算出する工程と、
    環境条件に基づいて、前記対象機器にかかる環境負荷の度合いを示す想定環境係数を算出する工程と、
    前記想定負荷係数と前記想定環境係数とに基づいて、前記対象機器の想定耐用期間を算出する工程と、
    を含む耐用期間推定方法。

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