JP6474532B2 - 車体組立ラインの駆動部モニタリング方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、車体組立ラインの駆動部モニタリング方法及びその装置に係り、より詳しくは、複数の駆動部装備の運転状態をリアルタイムで監視して異常兆候を予測することができる、車体組立ラインの駆動部モニタリング方法及びその装置に関する。

一般に、自動車生産工程は、エンジン本体を完成するエンジン及びトランスミッション工程、自動車の外形を作るプレス工程、自動車の各部分のパネルを組立及び溶接して完成車の形状を作り出す車体工程、腐食防止及び外観処理のための塗装工程、室内外の意匠部品を装着して最終仕上げする組立工程などで構成される。

図１は一般な自動車組立ラインを示す図である。図１に示すように、自動車組立ラインは、各工程ステージに沿って移送ラインが造成されている。移送ラインに沿って設置されたレールには車体搬送用台車による車体の連続移送とハンガー式トランスファーによる車体の往復移送が連携的に行われながら、車体組立工程が連続自動化工程で行われる。

自動車車体組立の連続自動化工程のためには、多数の車体搬送用台車と多数のハンガー式トランスファーの作動に必要な数多くの駆動部（モーター）の安定した動作が非常に重要である。車体組立工場で使用される駆動部の数は、工場の規模に応じて変動性があるが、おおよそ数百個が必要である。この中で一つのみ故障が発生しても、工場の連続自動化工程が中断され、それによる莫大なリスクが発生する。駆動部の故障に起因するダウンタイムの発生の際に、修理費用だけでなく、設備中断により浪費される運用コスト及びビジネス効果に夥しい損失が予想される。

最近、韓国の雇用労働部と産業安全管理公団の資料によれば、年間産業安全事故による安全事故被害者は１０万余名の水準であり、これを費用に換算すると、年間１８兆ウォンの損失に集計される。多くの工場及び産業現場は、工程過負荷などにより機械欠陥事故が誘発され、火災、爆発、漏洩などの大事故につながっている。

このような予期せぬ駆動部装備の異常によるダウンタイムコストを回避するための方法として、事前予知保全システムの導入が急がれる。既に「予知保全」という名目の下に様々な努力を傾けているが、より効率の良い予知保全のために、さらに高い次元のプロセスの開発が要求される。

従来に使用される産業施設駆動部などの設備機器診断技術としては、振動法や油分析法などがある。油分析法は、設備に使用される油を分析し、摩耗や劣化状態を把握して設備を診断する方法であるが、正確性に劣るという問題点がある。振動分析法は、設備の各部位別の振動から変位量、加速度を検出して欠陥を把握する方法であるが、導入費用が非常に高価であり、不規則変動、秒当たり・分当たりの変動、上下左右の不規則振動及び変動は、検出が難しく、リアルタイム測定が不可能である。

しかも、振動分析法は、回転機器１０箇所に基本２〜３億が入るほど高価のシステムが適用される。通常、小さな一つの工場でも数百個の駆動部が必要なので、この場合、数十億の費用が支出されなければならず、車体組立工場では現実的に適用が難しい。また、ＦＦＴ振動解析理論の解釈が可能な専門技術人が常に配置されなければならないので、人件費の問題が発生する。

本発明の背景となる技術は、韓国公開特許第２０１１−００７２１２３号（２０１１年６月２９日公開）に開示されている。

韓国公開特許第２０１１−００７２１２３号公報

本発明は、既存の設備診断技術と対比して低いコストで複数の駆動部装備の状態を遠隔地から効果的に監視及び診断することができる、車体組立ラインの駆動部モニタリング方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明は、動作及び休止区間が繰り返し駆動される複数の駆動部を監視するための車体組立ラインの駆動部モニタリング方法において、前記駆動部別に、前記駆動部の正常状態で測定した時間による電流値を基に、前記動作区間の時間長さ、前記動作区間のピーク電流、前記動作区間に含まれている定速区間の平均電流、前記動作区間を分割したサブ区間別電流の積分面積に関する情報を前記駆動部の初期データとして格納する段階と、前記駆動部の動作時に観測される前記動作区間ごとに、前記動作区間の時間長さ、前記ピーク電流、前記定速区間の平均電流、前記サブ区間別の積分面積に関する情報を監視因子別観測データとして格納する段階と、前記観測データの各情報を、前記初期データの各情報に対応して既に設定された臨界レベルと個別比較して、前記監視因子別に前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階とを含んでなる、車体組立ラインの駆動部モニタリング方法を提供する。

ここで、前記サブ区間は、前記動作区間を時間順に一定時間単位で分割して得た区間であり、前記時間順に固有のインデックス（ｎ＝１、．．．、Ｎ）が付与され、前記状態モニタリング情報を提供する段階は、前記積分面積に関する監視因子の場合、前記動作区間内のｎ番目のサブ区間の積分面積を前記正常状態でのｎ番目のサブ区間の積分面積に対応する臨界レベルと比較した後、少なくとも一つのサブ区間の積分面積が該当臨界レベルを離脱した場合、前記駆動部に対する前記積分面積に関する監視因子を異常状態と判断することができる。

また、前記状態モニタリング情報を提供する段階は、前記監視因子別に前記監視因子に該当する観測データを、既に設定された多段の臨界レベルと比較して危険等級を差等的に算定し、前記算定した当該危険等級に対応するアラーム情報を出力し、前記駆動部の状態モニタリング情報をテキスト、表及びグラフの中の少なくとも一つの形態で提供するが、前記複数の駆動部のうち、ユーザー端末から選択された駆動部に対する状態モニタリング情報を前記監視因子別に提供することができる。

また、前記状態モニタリング情報を提供する段階は、前記駆動部に対して時間順に観測される複数の動作区間ごとに、前記監視因子に対する前記危険等級をＭ個の危険等級のいずれかに個別算定して格納し、前記監視因子に対してｍ番目の危険等級が基準回数以上で格納されたことが確認されると、前記ｍ番目よりも一段階高いｍ＋１番目の危険等級に更新し、前記更新した危険等級に対する追加アラーム情報を出力することができる。

また、前記状態モニタリング情報を提供する段階は、前記駆動部に対する時間による電流グラフを個別に提供するが、前記グラフ内に時間順に示される複数の動作区間上の前記ピーク電流または前記平均電流に対応する地点を互いに連結した電流トレンドラインを一緒に表示して提供することができる。

また、前記状態モニタリング情報を提供する段階は、車体組立ラインに対応するレイアウト図上に前記駆動部のアイコンと前記駆動部の固有コードとを連携して前記複数の駆動部の位置を表示するが、前記アイコン別に該当駆動部の瞬時電流値、前記該当駆動部の通信状態に対応する第１ランプ、前記該当駆動部の状態モニタリング結果に対応する第２ランプを表示し、前記第２ランプは、前記該当駆動部に対する全体監視因子がすべて正常範囲である場合には第１色、前記全体監視因子のうちの少なくとも１つが前記正常範囲から外れる場合には第２色を前記該当駆動部の代表状態としてそれぞれ表示することができる。

本発明は、動作及び休止区間が繰り返し駆動される複数の駆動部を監視するための車体組立ラインの駆動部モニタリング装置において、前記駆動部別に、前記駆動部の正常状態で測定した時間による電流値を基に、前記動作区間の時間長さ、前記動作区間のピーク電流、前記動作区間に含まれている定速区間の平均電流、前記動作区間を分割したサブ区間別の電流の積分面積に関する情報を前記駆動部の初期データとして格納する初期データ格納部と、前記駆動部の動作時に観測される前記動作区間ごとに、前記動作区間の時間長さ、前記ピーク電流、前記定速区間の平均電流、前記サブ区間別の積分面積に関する情報を監視因子別観測データとして格納する観測データ格納部と、前記観測データの各情報を、前記初期データの各情報に対応して既に設定された臨界レベルと個別比較して、前記監視因子別に前記駆動部の状態モニタリング情報を提供するモニタリング情報提供部とを含む、車体組立ラインの駆動部モニタリング装置を提供する。

本発明に係る車体組立ラインの駆動部モニタリング方法及びその装置によれば、遠隔地に位置した複数の駆動部装備の運転状態を初期正常状態と比較して、複数の駆動部に対する現在の状態をリアルタイムで監視し、異常兆候と故障を予め診断することができ、既存の設備診断技術に比べて低いコストで遠隔地の数多くの駆動部装備の状態を効果的に監視及び診断することができるという利点がある。

また、本発明によれば、大事故が発生する前に、各駆動部の異常兆候を予め判断し、個別駆動部装備の整備及び部品交換が適時に行われるように知らせることができ、摩耗故障期間の故障率を画期的に減らすことができる。また、駆動部の初期設置またはデモ過程で設置不良による問題を事前に予防することができる。

一般な自動車組立ラインを示す図である。 本発明の実施形態に係る車体組立ラインの駆動部モニタリング装置の構成図である。 本発明の実施形態で駆動部モニタリングに使用される４つの監視因子を説明する図である。 図２の装置を用いた駆動部モニタリング方法のフローチャートである。 本発明の実施形態で駆動部の状態モニタリング情報を提供する画面の例示図である。 本発明の実施形態で駆動部の危険等級別発生回数による診断グラフを示す図である。 本発明の実施形態に係るディスプレイ画面の例示図である。 本発明の実施形態を用いた作業所要時間測定方法の概念図である。 本発明の実施形態に係る駆動部の故障周期発生を示すグラフである。

本発明は、動作及び休止区間が繰り返し駆動される複数の駆動部を監視するための車体組立ラインの駆動部モニタリング方法において、前記駆動部別に、前記駆動部の正常状態で測定した時間による電流値を基に、前記動作区間の時間長さ、前記動作区間のピーク電流、前記動作区間に含まれている定速区間の平均電流、前記動作区間を分割したサブ区間別電流の積分面積に関する情報を前記駆動部の初期データとして格納する段階と、前記駆動部の動作時に観測される前記動作区間ごとに、前記動作区間の時間長さ、前記ピーク電流、前記定速区間の平均電流、前記サブ区間別の積分面積に関する情報を監視因子別観測データとして格納する段階と、前記観測データの各情報を、前記初期データの各情報に対応して既に設定された臨界レベルと個別比較して、前記監視因子別に前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階とを含んでなる、車体組立ラインの駆動部モニタリング方法を実現する。

本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施し得るように詳細に説明する。

本発明は、車体組立ラインの駆動部モニタリング装置に関するもので、自動車の車体組立の連続自動化工程に必要な数多くの駆動部（例えば、モーター）の運転状態をリアルタイムで監視し、各駆動部の異常兆候と故障を予め診断することができる方法を提供する。

一般に、工場に設置された各種設備は、時々刻々リアルタイムで数多くのデータを生産しており、このようなデータの中には、設備の状態を把握することができる直接的または間接的な貴重な情報が含まれている。

本発明の実施形態は、それぞれの駆動部装備から計測される電流値を収集し、収集した電流値に基づいて個別駆動部の動作状態などのモニタリング情報をリアルタイムで提供する。駆動部装備は、動作区間と休止区間が繰り返される形態で動作しながら、車体組立ラインで連続自動化工程を行う。動作区間と休止区間は、駆動部装備でセンシングされる電流値によって区分できる。

図２は本発明の実施形態に係る車体組立ラインの駆動部モニタリング装置の構成図である。駆動部モニタリング装置１００は、車体組立工程中に複数の駆動部１０から電流値をリアルタイムで収集する。各駆動部１０には電流値のセンシングのためのセンサーが備えられ、センシングデータは、現場データ収集部２０に収集された後、通信網を介して駆動部モニタリング装置１００に伝達される。

図２の場合、説明の便宜上、センシング値が有線伝送されることを例示したものであるが、無線伝送に置き換えてもよい。また、無線方式の場合、各駆動部１０に設置または搭載されるＩｏＴベースのＲＦセンサーを介してセンシング情報を無線伝送することもできる。

本発明の実施形態において、駆動部モニタリング装置１００は、管理サーバーに該当することができ、モニタリング状況及び通知情報などをディスプレイ部（モニター）を介してユーザー（管理者）に提供する。この他にも、ユーザー認証されたユーザー端末（例えば、ＰＣ、ノートＰＣ、スマートフォン、スマート機器）に該当情報を有無線の方法で提供することができる。

駆動部モニタリング装置１００は、初期データ格納部１１０、観測データ格納部１２０、及びモニタリング情報提供部１３０を含む。

初期データ格納部１１０は、駆動部１０の初期正常状態で得た時間による電流値に基づく初期データ（動作区間の時間長さ、動作区間のピーク電流、動作区間に含まれている定速区間の平均電流、動作区間を分割したサブ区間別電流の積分面積）をそれぞれの駆動部１０別に格納している。上述した初期データに関連した四つの要素は、詳細に後述する。

本発明の実施形態において、駆動部別に初期データを個別構築する理由は、駆動部の種類によって出力が異なり、同一群の駆動部であっても、個別装置ごとに、正常範囲に該当する値が少しずつ異なり得るからである。もちろん、車体組立工場内に駆動部装備が数百個以上必要とされることを勘案すれば、同一群の駆動部は、製品の初期規格情報または１つの駆動部サンプルから得た電流値に基づいた初期データを共通に使用することもできる。

図３は本発明の実施形態で駆動部モニタリングに使用される４つの監視因子を説明する図である。図３の（ａ）乃至（ｄ）はいずれも時間（横軸）による電流値（縦軸）の測定グラフを正常状態と異常状態に区分して示している。

図３の（ａ）は動作区間の時間長さを示すグラフである。動作区間の時間長さとは、駆動部１０の電流値が基準値以上に増加する開始時点から、電流値が再び基準値未満に到達する終了時点までの長さを意味する。動作区間の後には、電流値が基準値未満を維持する休止区間と前記動作区間が再び繰り返される形態を有する。図３の（ａ）は、動作区間の時間長さが正常状態を基準に一定範囲以上増加した場合を異常状態として示している。もちろん、逆に動作区間の長さが正常状態よりも短くなる場合も異常状態に該当することができる。

図３の（ｂ）は動作区間のピーク電流を示すグラフであって、ピーク値が正常状態を基準に一定範囲以上増加したことを異常状態として例示している。もちろん、ピーク値が逆に減少する場合も異常状態に該当することができる。

図３の（ｃ）は動作区間に含まれている定速区間の平均電流を示すグラフであって、定速区間の平均電流が正常状態を基準に一定範囲以上増加した場合を異常状態として例示している。もちろん、その逆に定速区間の平均電流が減少した場合も異常状態に該当することができる。駆動部（モーター）の定速区間とは、初期のピーク電流以後、電流値が誤差の範囲内でフラットになる安定化区間を意味する。

図３の（ｄ）は動作区間を一定時間単位で分割したサブ区間（小区間）別の電流の積分面積を示すグラフであり、説明の便宜のために、ｔ０〜ｔ３の区間を９つのサブ区間（小区間）に分割したことを例示する。サブ区間（小区間）は動作区間の開始時点を起点とし、時間順に動作区間を一定時間単位で分割して得、時間順に固有のインデックス（ｎ＝１、．．．、Ｎ）が付与できる。電流の積分面積とは、時間によって電流値を積分したことを示す。

図示された２つのグラフを見ると、動作区間の時間長さは同一であるが、個々のサブ区間別積分面積には偏差が発生したことが分かる。本実施形態の場合、各サブ区間別積分面積の値を該当サブ区間の予め設定された正常範囲内の値と個別比較して、正常範囲よりも面積が一定以上増加または減少したサブ区間が１つでも存在すれば、積分面積に対する監視因子を異常状態と判断する。

このような本発明の実施形態は、各駆動部１０ごとに各監視因子に対応する初期データを事前に構築する。初期データは、因子別異常状態判定のための臨界レベルの設定に基礎資料となる。例えば、初期正常状態のピーク電流値を基準に上下に許容可能な正常範囲を設定し、正常範囲の上限と下限を上下の各臨界レベルとして設定することができる。また、正常範囲に対する上限または下限を離脱した程度に応じて、多段の臨界レベルが上下に設定されることもできる。臨界レベルは、ユーザーによって入力された情報に基づいて、手動で設定されてもよく、システムで自動的に設定されてもよい。

観測データ格納部１２０は、駆動部１０の動作時に観測される動作区間毎に、動作区間の時間長さ、ピーク電流、定速区間の平均電流、サブ区間別積分面積に関する情報を監視因子別観測データとして格納する。すなわち、観測データ格納部１２０は、駆動部１０それぞれに対して、現在計測された情報に基づいて監視因子別観測データをリアルタイムで格納するが、動作区間（サイクル）ごとに観測データを取得して格納すればよい。

モニタリング情報提供部１３０は、前記観測データの各情報を、前記初期データの各情報に対応して予め設定された臨界レベルと個別比較し、各臨界レベルとの比較結果に基づいて、それぞれの監視因子別に前記駆動部１０の状態モニタリング情報を提供する。

すなわち、モニタリング情報提供部１３０は、４つの監視因子別に観測データを初期データと比較するが、初期データによって決定された各因子別の臨界レベルと比較する。例えば、ピーク電流因子の場合、初期正常状態のピーク電流を基準に上下に正常範囲が決定でき、正常範囲から逸脱した程度に応じて多段の臨界レベルが設定できる。もちろん、正常範囲から上部と下部に離脱した程度に応じて多段の上限及び下限臨界レベルがそれぞれ設定できる。正常状態での値に基づいて臨界レベルが設定される方法は様々な変形例が存在しうる。

モニタリング情報提供部１３０は、各駆動部１０の運転状態モニタリング情報をグラフ、表、テキストなどの形で提供することができ、個別駆動部１０のＩＤ別にモニタリング情報をマッピングして提供することができる。

ここで、各駆動部別に提供するモニタリング情報の場合、個々の履歴照会及び管理ができるように別途の情報格納部（図示せず）に格納できるが、このような情報格納部は、上述したそれぞれのデータ格納部１１０、１２０と一緒に統合ＤＢの形態で管理できる。勿論、統合ＤＢは駆動部１０の運転状態情報に基づいて構築可能な性能基準データ及び寿命周期データを格納することもできる。

この他にも、本実施形態は、予知保全部（図示せず）を備えることができる。予知保全部は、駆動部１０のモニタリング結果に基づいて、性能基準データ、寿命周期データ、残余寿命データを提供し、注意や警告状態などに基づいて駆動部１０の整備及び部品交換時期を知らせて機械の使用寿命を増加させることができる。もちろん、モニタリング情報提供部１３０は上述した予知保全機能を一緒に提供することができる。

以下では、本発明の実施形態に係る駆動部モニタリング方法について詳細に説明する。図４は図２の装置を用いた駆動部モニタリング方法のフローチャートである。

まず、初期データ格納部１１０は、それぞれの駆動部１０別に、駆動部１０の正常状態で測定した時間による電流値に基づいて、動作区間の時間長さＡ、動作区間のピーク電流Ｂ、動作区間に含まれている定速区間の平均電流Ｃ、動作区間を分割したサブ区間別電流の積分面積Ｄに関する情報を確認または演算して、駆動部１０の監視因子別初期データとして格納する（Ｓ４１０）。ここで、四つの監視因子（Ａ乃至Ｄ）に対する定義は、上述した図３の内容を参照する。

このように初期データが構築されると、以後、駆動部１０の動作時ごとに観測データを確保する。すなわち、観測データ格納部１２０は、駆動部１０の動作時に観測される個別動作区間ごとに、動作区間の時間長さＡ、ピーク電流Ｂ、定速区間の平均電流Ｃ、サブ区間別の積分面積Ｄに関する情報を監視因子別観測データとして格納する（Ｓ４２０）。

その後、モニタリング情報提供部１３０は、前記観測データの各情報を、前記初期データの各情報に対応して予め設定された臨界レベルと個別比較し、これに基づいて、駆動部１０の状態モニタリング情報を監視因子別に提供する（Ｓ４３０）。

ここで、現在の駆動部１０の状態に応じて、全体監視因子が正常状態であることもあり、全体監視因子が異常状態であることもあり、一部の監視因子のみ異常状態であることもある。

例えば、Ｓ４３０段階は、現在のサイクルで測定した駆動部１０のピーク電流を初期正常状態のピーク電流から得た臨界レベル（臨界ピーク電流）と比較し、臨界レベルを離脱すると、現在サイクルでピーク電流の因子に異常があると判断する。ここで、離脱程度に応じて、正常、注意、監視、警告、故障などの状態に異常状態を細分化することができる。

また、駆動部１０の現在サイクルで測定した動作区間の時間長さを初期正常状態のデータに基づく臨界レベル（臨界時間長さ）と比較した結果、臨界レベルを離脱していなければ、現在サイクルで動作区間の時間長さに対する因子は、異常がないと判断することができる。定速区間の平均電流の因子も前述のような原理に基づく判断を行えばよい。

ここで、サブ区間別の積分面積に関する監視因子の場合は、次の方法を使用する。駆動部１０の現在サイクルで測定した動作区間は、任意の時間単位に基づいて複数のサブ区間に分割され、それぞれの固有インデックス（ｎ＝１、．．．、Ｎ）が付加できる。ここで、サブ区間は、図３の（ｄ）のように動作区間を時間順に一定時間単位で分割して得た区間であることを説明したことがある。

Ｓ４３０段階で、サブ区間別積分面積の監視因子の比較時には、駆動部１０の現在サイクルで測定した動作区間内のｎ番目のサブ区間の積分面積を、初期正常状態でのｎ番目のサブ区間の積分面積に対応する臨界レベル（臨界面積）とそれぞれ比較した後、合計Ｎ個のサブ区間のうち少なくとも一つのサブ区間の積分面積が該当臨界レベルを離脱すれば、現在サイクルで積分面積に関する監視因子には異常があると判断することができる。

ここで、動作区間の時間長さの因子が異常であれば、サブ区間の分割個数も初期正常状態よりも大きく或いは小さくなることがあるので、サブ区間別積分面積の因子も異常状態と判断できる。

もちろん、定速区間の平均電流が正常であり、動作区間の時間長さも変化がないが、ピーク電流が大きく増加した場合、ピーク電流の監視因子は異常状態と判断されるのに対し、積分面積の監視因子は異常状態であることもそうでないこともある。これは、ピーク電流が正常を離脱したとしても、該当サブ区域の面積は正常範囲で演算できるためである。ここで、正常か否かの判断の敏感度はサブ区域の分割長さによって異なり得る。たとえば、サブ区域の区間が広ければ、ピーク電流が一時的に飛んでも、該当サブ区域の積分面積は正常と判定できる。

本発明の実施形態によれば、駆動部の駆動時に４つの因子のうち一つだけ異常状態であることもあり、二つ以上が複合的に異常状態であることもある。また、一台の駆動部を各サイクルごとに観測した結果、各サイクルごとに異常状態の発生した因子の個数が異なりうる。これは駆動部の一時的または長期的エラー、周辺のノイズ、装備老朽化などにより影響を受けることができる。

以下では、モニタリング情報提供段階についてより詳細に説明する。

モニタリング情報提供部１３０は、前記４つの監視因子ごとに、前記監視因子に該当する観測データを、予め設定された多段（Ｍ個）の臨界レベルと比較して危険等級を差等的に算定し、算定した該当危険等級に対応するアラーム情報を出力することができる。

例えば、任意の監視因子の観測データが第１臨界レベルを離脱する場合には注意等級、第２臨界レベルを離脱する場合には監視等級、第３臨界レベルを離脱する場合には警告等級、第４臨界レベルを離脱する場合には故障等級などと区分し、各等級に対応するアラーム情報をディスプレイ部に出力することができる。もちろん、このようなアラーム情報は各監視因子ごとに個別提供することができる。

ここで、モニタリング情報提供部１３０は、各駆動部１０の状態モニタリング情報をテキスト、表、グラフのうちの少なくとも一つの形態で提供するが、複数の駆動部１０のうちユーザー端末から選択された駆動部１０に対する状態モニタリング情報を監視因子別に区分して提供することができる。ユーザー端末は、管理サーバー１００に連結された有無線の手段に該当することができ、複数の駆動部のリストの中から照会対象のリストを選択することができる。

図５は本発明の実施形態で駆動部の状態モニタリング情報を提供する画面の例示図である。左上端には装備選択のためのコンボボックスが存在するが、図５は提供可能な複数の駆動部装備のリストの中からＢ／Ｒ ＭＡＳＴＥＲ ＳＥＲＶＯに該当する駆動部装備がユーザー端末によって選択され、それに対するリアルタイム瞬時電流値が提供される画面を示す。

図５を参照すると、Ｓ４３０段階は、各サイクルごとに電流値のピーク地点と定速地点（定速区間の平均電流地点或いは定速区間の開始点）をトラッキングして表示することができる。また、現在選択した駆動部に対する照会時点の設定が可能であり、現在だけでなく過去のデータまで照会が可能であり、画面の縮小または拡大によって、グラフに示されるスケール調節が可能である。この他にも、モニタリング対象となる駆動部を多重選択して、同時に個別ポップアップすることができる多重選択ポップアップ機能を提供する。

もちろん、この他にも、Ｓ４３０段階は、駆動部１０の各動作区間ごとに、監視因子別判断情報を提供することができる。すなわち、図５のグラフ上で任意の動作区間（サイクル）の地点に対応して、監視因子別の正常か否か及び異常状態情報などを表などで提供する。たとえば、特定のサイクル地点にカーソルが入ってくると、該当情報が自動的に露出することもあり、カーソルが外に移動すると、該当情報が再び消えることもある。

また、Ｓ４３０段階で、モニタリング情報提供部１３０は、駆動部１０に対する時間による電流グラフを個別に提供するが、グラフ内に時間順に示される複数の動作区間（サイクル）上のピーク電流または平均電流に対応する地点を互いに連結した電流トレンドラインを、折れ線などの形で一緒に表示して提供することができる。これにより、ピーク電流、平均電流の時間的推移を簡単に確認することができる。

一方、モニタリング情報提供部１３０は、駆動部１０の各サイクルごとに判断される監視因子の危険等級を累積し、これに基づいたお知らせ情報を再生産することができる。次に、これを具体的に説明する。

モニタリング情報提供部１３０は、前記駆動部１０に対して時間順に観測される複数の動作区間（サイクル）ごとに、前記監視因子に対する危険等級をＭ個の危険等級のいずれかに個別算定して格納する。例えば、１台の駆動部に対して、第１サイクルで各監視因子別に危険等級を算定し、その次の第２サイクルで各監視因子別に危険等級を算定し、その後に到来する各サイクルでもこれを繰り返して結果を格納（累積）する。もし第１乃至第３サイクルの間にピーク電流の監視因子が注意、注意、注意の等級とそれぞれ判断されれば、ピーク電流の場合は注意等級が３回累積する。

その後、モニタリング情報提供部１３０は、該当監視因子に対してｍ番目の危険等級が基準回数以上格納されたことが確認されると、ｍ番目よりも１段階高いｍ＋１番目の危険等級に更新し、前記更新した危険等級に対する追加アラーム情報を出力する。例えば、ピーク電流の監視因子に対して、注意等級が１０回以上累積すると、最近のサイクルでの判断結果が注意等級であっても、該当駆動部に対するピーク電流の監視因子は注意等級ではなく、監視等級にアップグレードした結果として提供できる。もちろん、この他にも、最近のサイクルでの判断結果（注意等級）と累積回数に基づいた判断結果（監視等級）を並行して提供することもできる。

図６は本発明の実施形態で駆動部の危険等級別発生回数による診断グラフを示す図である。説明の便宜のために、図６は各サイクル別ピーク電流の因子をそれぞれの臨界レベルと比較して得た個別等級危険等級の累積回数に基づいたものと仮定する。

基本的に、異常状態の診断は正常状態の電流とリアルタイムの電流とを比較して分析する。各サイクルごとに、それに該当する危険等級の信号を発生し、累積発生回数を統計的技法（ＳＰＣ；ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）によりカウントする。ここで、該当危険等級の発生回数を臨界回数（基準回数）と比較して臨界回数以上であれば、危険等級を更新することができる。このとき、各等級ごとに、比較される臨界回数が差等的に設定されることもできる。

このように、本発明の実施形態は、単に各サイクル区間ごとに異常状態の診断結果を提供することもできるが、最近まで各サイクル別に累積した危険等級を基に、回数に基づく異常状態の情報を追加のアラーム情報として提供することもできる。もちろん、アップグレードされた時点を基準に一定時間経過後に再びモニタリングした結果、正常等級が臨界回数以上に累積することが確認されると、該当監視因子に対しては再び注意または正常等級に回復させることもできる。

以上のような危険等級の累積回数に基づいた追加のお知らせ機能は、ハインリッヒ法則と関連づけることができる。ハインリッヒ法則は、ある大きな大事故が起こる前に、些細な事件が２５個発生し、その２５個の事件が発見される以前には、３００個を超える異常兆候が発生するということである。本発明の実施形態は、各監視因子別に計測される問題を予め感知して知らせ、これらの感知回数を累積してさらにお知らせ、管理することにより、ある大きな事件が発生する前に、駆動部装備に対する事前措置（例えば、整備、交換）が行われるように誘導することができるという利点がある。

図７は本発明の実施形態に係るディスプレイ画面の例示図である。図７を参照すると、モニタリング情報提供部１３０は、車体組立ラインに対応するレイアウト図面上に、駆動部１０に該当するアイコンを駆動部１０の固有コードと連携して複数の駆動部１０の位置を表示する。この他にも、図面の下段のように、各駆動部１０に対する固有コードＩＤと実際の名前をマッチングして駆動部リストで表現する。

また、図７におけるモニタリング情報提供部１３０は、駆動部１０の各アイコン別に該当駆動部１０の瞬時電流値、該当駆動部１０の通信状態に対応する第１ランプ、該当駆動部１０の状態モニタリング結果に対応する第２ランプを表示する。

ここで、第２ランプの場合、駆動部のアイコン（四角形）の自体色相を変更する方法で駆動できる。また、第２ランプは、当該駆動部１０に対する全体監視因子がすべて正常範囲である場合には第１色（例えば、白色）を該当駆動部の代表状態として表示し、全体監視因子のうち少なくとも１つが正常範囲から外れる場合には第２色（例えば、赤色）を該当駆動部の代表状態として表示することができる。ここで、正常範囲から外れる程度に応じたオレンジ色、赤色などを用いて最も悪い状態の色を代表状態として表示することもできる。

以上のような構成によれば、現場の全体レイアウトで各駆動部の位置だけでなく、駆動部の状態情報を直観的に確認することができるようにし、整備や交換作業が必要な駆動部の確認を容易にする。

本発明の実施形態において、モニタリング情報提供部１３０は、上述したこと以外にも、設定された時間の間、電流値の上昇幅が基準幅以上であれば、該当駆動部１０に対応してアラームを発生させることもできる。これは限度以上の突然の電流値の上昇はリスクの大きな事故により発生確率が高いからである。

また、時間に応じた電流値から動作及び休止区間を判断し、このことから車体組立工程での作業所要時間を測定することができる。一般に、車体組立工程での作業所要時間は、組立ラインの単位時間当たりの生産台数（ＵＰＨ：ｕｎｉｔ ｐｅｒ ｈｏｕｒ）と直結される要素である。したがって、車体組立ラインの新設及び改造の際には、組立工程の作業所要時間の測定が要求される。連続自動化工程に必要な駆動部１０の動作時間をリアルタイムで確認すると、組立ラインの作業所要時間を正確に測定することができる。

図８は本発明の実施形態を用いた作業所要時間測定方法の概念図である。車体組立ラインの作業開始信号が駆動部１０に入力されると、駆動部１０は、作業開始時間タイマーが作動し、作業時間を積算するためのプログラムが作動する。駆動部１０の動作開始時点から次の動作開始時点の区間を１サイクルとして定義する。この１サイクルは、正常的な作業環境と条件の下で作業者が品質条件を維持し、正常的な作業速度で１単位の作業を行うのに必要な時間を示す。作業終了時点まで積算された測定時間データは、該当工程作業時間の記憶装置に記録する。図８の場合、説明の便宜のために、作業終了前まで合計３サイクルだけを例示している。

一般に、駆動部１０の寿命が尽きるにつれて摩耗故障が急速に起こり、駆動部１０の動作電流値がゆっくりと増加または減少する現象が発生する。したがって、駆動部の１サイクル時間、全体作業所要時間、及び定速区間に到達する時間（傾きの変化）が増加すると、駆動部１０が異常状態であると判断することもできる。

以上のように、本発明の実施形態は、駆動部１０の動作状態を判断する予知保全方法だけでなく、車体組立ラインの作業所要時間の測定方法を提供することができる。遠隔地で作業の開始と終了をリアルタイムでチェックし、作業所要時間を自動的に積算してデータベースに格納し、毎日１サイクル時間及び全体作業所要時間をコンピュータで分析することにより、組立ラインの単位時間当たりの生産台数を確認することができ、これに基づいて単位時間あたりの生産台数を向上させる方法を模索することができる。

図９は本発明の実施形態に係る駆動部の故障周期発生を示すグラフである。図９は、故障率の３つの基本形であるＤＦＲ（Ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｒａｔｅ）、ＣＦＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｒａｔｅ）、ＩＦＲ（Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｒａｔｅ）が混合された形態を持っている。一般に、機械は、初期設置の時に設置不良による故障が頻繁であったが、稼働の後には徐々に安定を取り戻した後、寿命が尽きるにつれて摩耗故障が急速に起こる傾向が見られる。

本発明の実施形態は、摩耗故障が急速に増える地点で故障などの問題を事前に認識または予測し、適切な保全計画の樹立が可能であるため、機械の整備及び部品交換が適時に行われるようにして摩耗故障期間の故障率を画期的に減らすことができ、初期設置不良による問題も減らすことができる。このような発明の実施形態によれば、最初設置不良による故障率と追っての摩耗故障による故障率を２０％ずつ減らして故障率を合計４０％以上改善することができる。

以上のような本発明に係る車体組立ラインの駆動部モニタリング方法及びその装置は、遠隔地に位置した複数の駆動部装備の運転状態を初期正常状態と比較して、複数の駆動部に対する現在の状態をリアルタイムで監視し、異常兆候と故障を予め診断することができ、従来の設備診断技術に比べて４０倍（４，０００％）低いコストで遠隔地の数多くの駆動部装備の状態を効果的に監視及び診断することができる。

また、本発明によれば、大事故が発生する前に、各駆動部の異常兆候を予め判断し、個別駆動部装備の整備及び部品交換が適時に行われるように知らせることができ、摩耗故障期間の故障率を画期的に減らすことができ、駆動部の初期設置またはデモ過程で設置不良による問題を事前に予防することができる。

また、本発明によれば、一つのデータレコードあたり最大４００個の駆動部情報を同時に３０ｍｍｓｅｃで高速処理して、振動解析に比べて１００倍効果的なデータベースを構築することができる。これにより、日常の産業施設駆動部の運転状況を把握し、異常兆候を未然に感知して補完することにより、適切な保全計画の樹立が可能となる。また、ライン停止を防止することができるため、経済的損失と人命損失を最小限に抑え、駆動部産業施設の稼働率の向上を保障してそれによる経済的利益を極大化することができる。

本発明は、図面に示された実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、これらの実施形態から様々な変形及び均等な他の実施が可能であることを理解するだろう。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付された特許請求の範囲の技術的思想によって定められるべきであろう。

１００ 駆動部モニタリング装置
１１０ 初期データ格納部
１２０ 観測データ格納部
１３０ モニタリング情報提供部

Claims (10)

1. 動作及び休止区間が繰り返し駆動される複数の駆動部を監視するための車体組立ラインの駆動部モニタリング方法において、
   前記駆動部別に、前記駆動部の正常状態で測定した時間による電流値を基に、前記動作区間の時間長さ、前記動作区間のピーク電流、前記動作区間に含まれている定速区間の平均電流、前記動作区間を分割したサブ区間別電流の積分面積に関する情報を前記駆動部の初期データとして格納する段階と、
   前記駆動部の動作時に観測される前記動作区間ごとに、前記動作区間の時間長さ、前記ピーク電流、前記定速区間の平均電流、前記サブ区間別の積分面積に関する情報を監視因子別観測データとして格納する段階と、
   前記観測データの各情報を、前記初期データの各情報に対応して既に設定された臨界レベルと個別に比較して、前記監視因子別に前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階とを含んでなる、車体組立ラインの駆動部モニタリング方法。
2. 前記サブ区間は、前記動作区間を時間順に一定時間単位で分割して得た区間であり、前記時間順に固有のインデックス（ｎ＝１、．．．、Ｎ）が付与され、
   前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階は、
   前記積分面積に関する監視因子の場合、前記動作区間内のｎ番目のサブ区間の積分面積を前記正常状態でのｎ番目のサブ区間の積分面積に対応する臨界レベルと比較した後、少なくとも一つのサブ区間の積分面積が該当臨界レベルを離脱した場合、前記駆動部に対する前記積分面積に関する監視因子を異常状態であると判断する、請求項１に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング方法。
3. 前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階は、
   前記監視因子別に前記監視因子に該当する観測データを、既に設定された多段の臨界レベルと比較して危険等級を差等的に算定し、前記算定した当該危険等級に対応するアラーム情報を出力し、
   前記駆動部の状態モニタリング情報をテキスト、表及びグラフの中の少なくとも一つの形態で提供するが、前記複数の駆動部のうち、ユーザー端末から選択された駆動部に対する状態モニタリング情報を前記監視因子別に提供する、請求項１に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング方法。
4. 前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階は、
   前記駆動部に対して時間順に観測される複数の動作区間ごとに、前記監視因子に対する前記危険等級をＭ個の危険等級のいずれかに個別に算定して格納し、
   前記監視因子に対してｍ番目の危険等級が基準回数以上格納されたことが確認されると、前記ｍ番目よりも一段階高いｍ＋１番目の危険等級に更新し、前記更新した危険等級に対する追加アラーム情報を出力する、請求項３に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング方法。
5. 前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階は、
   前記駆動部に対する時間による電流グラフを個別に提供するが、前記グラフ内に対する時間順に示される複数の動作区間上の前記ピーク電流または前記平均電流に対応する地点を互いに連結した電流トレンドラインを一緒に表示して提供する、請求項３に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング方法。
6. 前記駆動部の状態モニタリング情報を提供する段階は、
   車体組立ラインに対応するレイアウト図上に前記駆動部のアイコンと前記駆動部の固有のコードとを連携して前記複数の駆動部の位置を表示するが、前記アイコン別に該当駆動部の瞬時電流値、前記該当駆動部の通信状態に対応する第１ランプ、前記該当駆動部の状態モニタリング結果に対応する第２ランプを表示し、
   前記第２ランプは、
   前記該当駆動部に対する全体監視因子がすべて正常範囲である場合には第１色、前記全体監視因子のうちの少なくとも１つが前記正常範囲から外れる場合には第２色を前記該当駆動部の代表状態としてそれぞれ表示する、請求項１に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング方法。
7. 動作及び休止区間が繰り返し駆動される複数の駆動部を監視するための車体組立ラインの駆動部モニタリング装置において、
   前記駆動部別に、前記駆動部の正常状態で測定した時間による電流値を基に、前記動作区間の時間長さ、前記動作区間のピーク電流、前記動作区間に含まれている定速区間の平均電流、前記動作区間を分割したサブ区間別電流の積分面積に関する情報を前記駆動部の初期データとして格納する初期データ格納部と、
   前記駆動部の動作時に観測される前記動作区間ごとに、前記動作区間の時間長さ、前記ピーク電流、前記定速区間の平均電流、前記サブ区間別の積分面積に関する情報を監視因子別観測データとして格納する観測データ格納部と、
   前記観測データの各情報を、前記初期データの各情報に対応して既に設定された臨界レベルと個別に比較して、前記監視因子別に前記駆動部の状態モニタリング情報を提供するモニタリング情報提供部とを含む、車体組立ラインの駆動部モニタリング装置。
8. 前記サブ区間は、前記動作区間を時間順に一定時間単位で分割して得た区間であり、前記時間順に固有のインデックス（ｎ＝１、．．．、Ｎ）が付与され、
   前記モニタリング情報提供部は、
   前記積分面積に関する監視因子の場合、前記動作区間内のｎ番目のサブ区間の積分面積を前記正常状態でのｎ番目のサブ区間の積分面積に対応する臨界レベルと比較した後、少なくとも一つのサブ区間の積分面積が該当臨界レベルを離脱した場合、前記駆動部に対する前記積分面積に関する監視因子を異常状態であると判断する、請求項７に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング装置。
9. 前記モニタリング情報提供部は、
   前記監視因子別に前記監視因子に該当する観測データを既に設定された多段の臨界レベルと比較して危険等級を差等的に算定し、前記算定した当該危険等級に対応するアラーム情報を出力し、
   前記駆動部の状態モニタリング情報をテキスト、表及びグラフの中の少なくとも一つの形態で提供するが、前記複数の駆動部のうち、ユーザー端末から選択された駆動部に対する状態モニタリング情報を前記監視因子別に提供する、請求項７に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング装置。
10. 前記モニタリング情報提供部は、
    前記駆動部に対して時間順に観測される複数の動作区間ごとに、前記監視因子に対する前記危険等級をＭ個の危険等級のいずれかに個別に算定して格納し、
    前記監視因子に対してｍ番目の危険等級が基準回数以上格納されたことが確認されると、前記ｍ番目よりも一段階高いｍ＋１番目の危険等級に更新し、前記更新した危険等級に対する追加アラーム情報を出力する、請求項９に記載の車体組立ラインの駆動部モニタリング装置。