JP6880560B2 - 故障予測装置、故障予測方法及び故障予測プログラム - Google Patents

Description

本発明は、対象の装置に発生する故障を予測する故障予測装置、故障予測方法及び故障予測プログラムに関する。

近年、プラント等を含む様々な規模の装置において、装置の故障予測がされている。装置で発生する故障を予測することで、故障発生による装置の稼働停止を未然に防ぐことができる。

装置の故障予測方法として、過去に発生した故障の記録を収集し、その膨大な故障記録を数式化するものがある。この方法では、記録の収集期間が短い、または、故障が発生したことがない等の理由により記録されるデータが少ない場合、予測精度が悪い。また、データに誤りがあった場合にも、予測精度が悪い。さらに、装置の運用を開始した当初や、装置内で機器等を追加した場合には、故障記録が存在せず、故障予測をすることができない。

また、仮に、故障記録を用いて故障の発生が予測され、装置において修繕等の対応がされた場合、対応された項目については故障する可能性が極めて低くなったといえる。しかしながら、故障記録は変わらないため、新たに得られる予測では、故障の可能性が低くなったにも関わらず、依然として故障が発生する可能性が高いと予測され、予測結果の信頼性は低い。

プラントの故障を予測する方法として、故障記録を使用するのではなく、プラントで計測されるセンサ値を収集し、その値が制限値を超えた場合に異常の予兆と検知し、報知する技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の故障予測の方法は、センサ値を利用して自動で故障を予測し、異常発生の所定時間前である旨を報知することができる。しかしながら、現在のセンサ値のみにより得られる故障予測の結果は、過去の経過が反映されておらず、十分に精度が高いとは言い難い。

また、故障予測の結果を、故障発生の可能性の有無や、発生確率を示すパーセント表示等で報知した場合、その結果を参考にするオペレータによる予測結果のとらえ方は、経験や知識に応じて異なる。したがって、予測結果に応じた対応は、オペレータの経験や知識に依存し、各オペレータの対応は統一しておらず、同一の状況が生じたとしても、異なる対応がされることがある。

特開２００９−７５６９２号公報

上述したように、従来は、高精度の故障予測を行い、かつ、この故障予測から統一した対応を可能とすることが困難であった。

上記課題に鑑み、高精度の故障予測を行い、その結果に応じて統一した対応をさせることができる故障予測装置、故障予測方法及び故障予測プログラムを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１の発明は、複数の機器で構成される装置の故障発生を予測する故障予測装置であって、各機器からセンサの計測値を少なくとも入力し、当該入力されたデータが所定の異常判定条件に該当するときに異常現象として収集管理する外部装置から、所定期間毎の前記各機器における異常現象の発生回数の履歴を取得し、アラームデータとしてアラームデータ記憶手段に記憶させる取得手段と、各機器で故障が発生する可能性の程度及び当該機器で発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を段階的に表す予測レベルの、各機器における異常現象の発生回数に応じた遷移の条件を、状態遷移データとして記憶する状態遷移データ記憶手段と、機器毎に予測された予測レベルを蓄積して故障予測データとして記憶する故障予測データ記憶手段と、前記故障予測データに含まれる現在の予測レベル及び前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数に対し、前記状態遷移データに従って、機器毎に、新たな予測レベルを故障発生の予測結果として求める故障予測手段と、前記故障予測手段で得られた予測結果で、前記故障予測データを更新する予測データ更新手段とを備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、オペレータの利用する入力端末から、機器に対し、予測結果に応じて装置の故障発生を防止する作業を実行した旨の記録データが入力されると、当該機器に対応する予測レベルの識別子をリセット用データとしてリセット用データ記憶手段に記憶させるリセット手段を更に備え、前記故障予測手段は、新たな予測レベルを求める場合、前記故障予測データに含まれる現在の予測レベルのうち、前記リセット用データに含まれる識別子の予測レベルを、故障発生の可能性及び故障発生を防止する作業の必要性が低い初期値に置き換え、前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数のうち、前記リセット用データに含まれる識別子と対応する異常現象の発生回数を０回に置き換えることを特徴とする。

また、第３の発明は、前記故障予測手段は、前記故障予測データに含まれない新たな機器の故障予測をする際、故障発生の可能性及び故障発生を防止する作業の必要性が低い初期値を当該機器の現在の予測レベルとして使用することを特徴とする。

また、第４の発明は、前記故障予測データは、機器の識別子と、期間と、当該期間に発生した異常現象の履歴から求めた前記機器の予測レベルとを関連付けるデータであって、前記予測データ更新手段は、新たな予測レベルと、当該予測レベルを特定した新たな発生期間とを追加して、前記故障予測データを更新することを特徴とする。

また、第５の発明は、前記故障予測手段による機器の予測レベルと、前記故障予測データに含まれる当該機器について求められた所定期間の予測レベルと、予測レベルの特定に利用した異常現象の発生回数の履歴を含むデータを、予測結果としてオペレータの利用する出力端末に出力する結果出力手段を更に備えることを特徴とする。

また、第６の発明は、前記リセット手段は、オペレータの利用する入力端末から、いずれかの機器に対し予測レベルのリセットを操作するリセット信号が入力されると、前記故障予測データに含まれる当該リセット信号で指定された機器の予測レベルを、故障発生の可能性及び故障発生を防止する作業の必要性が低い初期値に更新するとともに、前記アラームデータに含まれる当該機器の過去の異常現象の発生回数を０回に更新することを特徴とする。

また、第７の発明は、前記取得手段は、オペレータの利用する入力端末から、シミュレーションに利用するアラームの発生回数のシミュレーションデータを取得すると、当該シミュレーションデータで前記アラームデータを更新することを特徴とする。

また、第８の発明は、複数の機器で構成される装置の故障発生を予測する故障予測方法であって、各機器からセンサの計測値を少なくとも入力し、当該入力されたデータが所定の異常判定条件に該当するときに異常現象として収集管理する外部装置から、所定期間毎の前記各機器における異常現象の発生回数の履歴を取得し、アラームデータとしてアラームデータ記憶手段に記憶させるステップと、故障予測データ記憶手段に記憶される故障予測データに含まれる各機器で故障が発生する可能性の程度及び当該機器で発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を段階的に表す現在の予測レベルと、前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数とに対し、状態遷移データ記憶手段に記憶される各機器における異常現象の発生回数に応じた予測レベルの遷移の条件である状態遷移データに従って、機器毎に、新たな予測レベルを故障発生の予測結果として求めるステップと、得られた予測結果で、前記故障予測データを更新するステップとを備えることを特徴とする。

また、各機器からセンサの計測値を少なくとも入力し、当該入力されたデータが所定の異常判定条件に該当するときに異常現象として収集管理する外部装置から、複数の機器で構成される装置の故障発生を予測する故障予測プログラムであって、所定期間毎の前記各機器における異常現象の発生回数の履歴を取得し、アラームデータとしてアラームデータ記憶手段に記憶させる取得手段と、故障予測データ記憶手段に記憶される故障予測データに含まれる各機器で故障が発生する可能性の程度及び当該機器で発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を段階的に表す現在の予測レベルと、前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数とに対し、状態遷移データ記憶手段に記憶される各機器における異常現象の発生回数に応じた予測レベルの遷移の条件である状態遷移データに従って、機器毎に、新たな予測レベルを故障発生の予測結果として求める故障予測手段と、前記故障予測手段で得られた予測結果で、前記故障予測データを更新する予測データ更新手段とを情報処理装置に実現させることを特徴とする。

本発明によれば、高精度の故障予測を行い、その結果に応じて統一した対応をさせることができる。

第１実施形態に係る故障予測装置の構成を説明するブロック図である。 図１の故障予測装置が利用するアラームデータのデータ構成図である。 図１の故障予測装置が生成する故障予測データのデータ構成図である。 図１の故障予測装置が生成する予測結果のデータ構成図である。 図１の故障予測装置における故障予測処理を説明するフローチャートである。 図１の故障予測装置における変更処理を説明するフローチャートである。 図１の故障予測装置におけるシミュレーション処理を説明するフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態に係る故障予測装置について説明する。本発明に係る故障予測装置は、複数の機器で構成される対象装置の故障発生を予測し、この予測結果を、点検保守員等のオペレータに提供するものである。この予測結果に基づき、オペレータが装置を構成する機器の修繕等の対応を行うことで、装置における故障を未然に防ぐことができる。また、故障予測装置１０は、装置２０の各機器２０ａ〜２０ｚのアラームのシミュレーション値を入力すると、各アラームの発生時のシミュレーション結果を得ることができる。

図１を用い、故障予測装置１０が、複数の機器２０ａ〜２０ｚを備える装置２０の故障を予測するものとして説明する。故障が予測される対象の装置２０は、各機器２０ａ〜２０ｚにおける異常現象の発生履歴を収集するアラームデータ収集管理装置３０と接続される。また、故障予測装置１０は、アラームデータ収集管理装置３０から受信する異常現象の発生履歴であるアラームデータに基づき、対象の装置２０の故障を予測する。さらに、故障予測装置１０は、オペレータに利用される出力端末４０と接続され、故障予測の結果を、出力端末４０に送信する。また、故障予測装置１０は、オペレータに利用される入力端末５０と接続され、種々のデータやリクエストを入力端末５０から受信する。

ここで、「異常現象」とは、対象の装置２０が故障したと直ちに判断することができないとしても、装置２０を構成する機器２０ａ〜２０ｚが正常に動作していない現象を指すものとする。この異常現象が複数回発生した場合、又は長時間に渡って発生した場合には、装置２０が故障することもあるので、異常現象の発生を故障の予兆と考えることができる。例えば、機器２０ａ〜２０ｚの動作が一定時間内に完了しない場合、異常現象と考えることができる。また例えば、センサの計測値が制限値を超えた場合、異常現象と考えることができる。さらに、２台の機器に関するセンサの計測値が所定範囲内であるにも関わらず、２台の機器に関するセンサの計測値の合計が所定範囲を超えた場合、異常現象と考えることができる。

〈アラームデータ収集管理装置〉
アラームデータ収集管理装置３０は、故障予測の対象である装置２０と接続され、この装置２０を構成する各機器２０ａ〜２０ｚにおいて発生する異常現象を検出し、発生した異常現象の種別及び発生時刻の履歴を記憶装置に記憶して管理する。また、アラームデータ収集管理装置３０は、アラームデータとして、所定期間に発生した各異常現象の発生回数を故障予測装置１０に送信する。

また、アラームデータ収集管理装置３０は、装置２０からセンサの計測値等を入力し、予め定められる異常の条件に該当するとき、異常現象として収集管理する。例えば、アラームデータ収集管理装置３０は、故障予測装置１０から受信するリクエスト信号に応答し、アラームデータを故障予測装置１０に送信する。又は、アラームデータ収集管理装置３０は、定期的なタイミングでアラームデータを故障予測装置１０に送信する。

〈出力端末・入力端末〉
出力端末４０は、例えば、オペレータが故障予測装置１０で得られた故障予測を確認するために利用する、表示ディスプレイやプリンタである。

入力端末５０は、例えば、オペレータがデータや操作信号の入力に利用する、キーボード、マウス、タッチパネル、操作ボタンである。

なお、出力端末４０と入力端末５０は、一体の装置であってもよい。また、複数のオペレータがそれぞれ異なる出力端末及び入力端末を保持することもあるため、出力端末４０と入力端末５０とはそれぞれ複数台存在してもよい。

〈故障予測装置〉
故障予測装置１０は、図１に示すように、所定期間毎の各機器２０ａ〜２０ｚにおける異常現象の発生回数の履歴を取得する取得手段１１ａと、機器２０ａ〜２０ｚ毎の各機器で故障が発生する可能性の程度及び当該機器で発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を段階的に表す予測レベルを故障発生の予測結果として求める故障予測手段１１ｂと、得られた予測結果で、故障予測データ１２ｃを更新する予測データ更新手段１１ｃと、故障予測手段１１ｂで得られた予測結果を、出力端末４０に出力する結果出力手段１１ｄと、入力端末５０から、予測結果に応じて故障発生を防止する作業を実行した旨の記録データが入力されると、該当する予測レベルの識別子をリセット用データ１２ｄとして記憶装置１２に記憶するリセット手段１１ｅとを備える。なお、本実施形態では，予測レベルをアルファベット又は数字で表現して作業形態を定義するものとする。この定義により保守点検員等のオペレーションの統一を図っている。

故障予測装置１０は、ＣＰＵ１１や記憶装置１２を備える情報処理装置である。この故障予測装置１０は、記憶装置１２に記憶される故障予測プログラムＰが読み出されて実行されることで、ＣＰＵ１１が取得手段１１ａ、故障予測手段１１ｂ、予測データ更新手段１１ｃ、結果出力手段１１ｄ、リセット手段１１ｅ及び変更手段１１ｆとしての処理を実行する。

また、記憶装置１２は、故障予測プログラムＰの他、アラームデータ１２ａ、状態遷移データ１２ｂ及び故障予測データ１２ｃ及びリセット用データ１２ｄを記憶する。ここで、「リセット用データ１２ｄ」は、例えば、故障予測データ１２ｃの予測レベル欄を識別するための識別子（以下、「予測レベル識別子」という）をいう。

なお、故障予測装置１０は、１台の情報処理装置で構成される必要はなく、複数台の情報処理装置で構成されてもよい。例えば、各データ１２ａ〜１２ｃは、ＣＰＵ１１とは異なる情報処理装置を構成する外部のサーバ装置で記憶されてもよく、また、各データ１２ａ〜１２ｃは、それぞれ異なる複数台のサーバ装置で記憶されてもよい。

《アラームデータ》
アラームデータ１２ａは、例えば、図２（ａ）に示すように、「期間」と、当該期間において装置２０の機器２０ａ〜２０ｚで各異常現象（第１アラーム〜第ｎアラーム）が発生した「回数」とが関連付けられるデータである。図２（ａ）に示す例では、期間として、１日が設定されている。したがって、例えば、『２０１５年１２月１５日』には、「第１アラーム」と規定される異常現象が『１回』発生し、「第２アラーム」と規定される異常現象が『６回』発生し、「第３アラーム」及び「第ｎアラーム」は発生していないことが分かる。また、『２０１５年１２月１４日』には、「第２アラーム」と規定される異常現象が『３回』発生し、「第ｎアラーム」と規定される異常現象が『２回』発生し、「第１アラーム」及び「第３アラーム」は発生していないことが分かる。

《状態遷移データ》
状態遷移データ１２ｂは、対象の装置を特定する「装置の識別子」と、装置が有する機器を特定する「機器の識別子」と、当該機器の予測レベルの遷移を規定する「状態変化」と、予測レベルの遷移を求めるための条件を特定する「論理」と、その論理に利用される各異常現象（第１アラーム〜第ｎアラーム）の真となる発生件数（ゼロは対象外）と、その論理に利用される「監視期間」及び「監視期間内発生件数」とが関連付けられるデータである。

なお、図１において、アラームデータ収集管理装置３０に接続される装置２０は１台のみであり、状態遷移データ１２ｂは、この１台の装置２０（識別子『装置Ａ』）の予測レベルの遷移を規定するデータである。アラームデータ収集管理装置３０には、複数台の装置２０が接続されていてもよく、また、故障予測装置１０に複数台のアラームデータ収集管理装置３０が接続されていてもよい。このように装置２０が複数存在する場合、状態遷移データ１２ｂは、各装置２０の予測レベルの遷移を規定する。

《故障予測データ》
故障予測データ１２ｃは、例えば、図３（ａ）に示すように、「期間」と、当該期間に発生した異常現象（アラーム）の履歴から求めた「予測レベル」とが関連付けられるデータである。図３（ａ）に示す例では、期間として、１日単位が設定されている。

例えば、『２０１５年１２月１４日』以前に発生したアラームと『２０１５年１２月１４日』の予測レベルにより，『２０１５年１２月１５日』の予測レベルが求められる。「第１予測レベル」は『０』、「第２予測レベル」は『２』、「第３予測レベル」は『０』、「第ｍ予測レベル」は『１』であることが分かる。仮に、第１予測レベルが機器ａに関する故障の可能性、第２予測レベルが機器ｂに関する故障の可能性、第３予測レベルが機器ｃに関する故障の可能性、第ｍ予測レベルが機器ｚに関する故障の可能性であるとき、機器ａ及び機器ｃは、故障発生の可能性がない状態である。

《取得手段》
取得手段１１ａは、異常現象の履歴を収集管理するアラームデータ収集管理装置３０から、アラームデータを取得する。このとき、取得手段１１ａは、新たなアラームデータの送信を要求するリクエスト信号をアラームデータ収集管理装置３０に送信し、これに応じて送信されるアラームデータを受信する。

例えば、取得手段１１ａは、定期的なタイミング（例えば、１日毎、３時間毎等）で、アラームデータを取得する。または、取得手段１１ａは、異常現象発生の通知が発生したことによりアラームデータ収集管理装置３０においてデータが更新されたタイミングで、アラームデータを取得してもよい。

取得手段１１ａは、アラームデータ収集管理装置３０から取得した新たなアラームデータを追加して、記憶装置１２に記憶されるアラームデータ１２ａを更新する。このとき、取得手段１１ａは、取得した新たなアラームデータと記憶装置１２にすでに記憶されるアラームデータ１２ａを比較し、前回、アラームデータ１２ａを更新した後に発生した履歴を追加して、アラームデータ１２ａを更新する。

例えば、図２（ａ）に示すような『２０１５年１１月１日〜２０１５年１２月１５日』のアラームの履歴を含むアラームデータ１２ａが記憶装置１２に記憶される場合に、取得手段１１ａが、『２０１５年１１月１日〜２０１５年１２月１６日』の間に発生したアラームの履歴であるアラームデータを取得したとする。アラームデータ１２ａは、『２０１５年１２月１５日』までの履歴をすでに含むため、取得手段１１ａは、図２（ｂ）に示すように、『２０１５年１２月１６日』のアラームの履歴のみを追加してアラームデータ１２ａを更新する。

なお、取得手段１１ａは、リクエスト信号を送信する際、既にアラームデータ１２ａが含む期間を指定し、それ以降に発生したアラームの履歴に関するアラームデータの送信を要求するリクエスト信号を送信してもよい。この場合、取得手段１１ａは、受信したアラームデータを追加してアラームデータ１２ａを更新する。

《故障予測手段》
故障予測手段１１ｂは、記憶装置１２からアラームデータ１２ａを読み出すとともに、状態遷移データ１２ｂ及び故障予測データ１２ｃを読み出し、アラームデータ１２ａ，故障予測データ１２ｃ及び状態遷移データ１２ｂを用いて、各機器２０ａ〜２０ｚで故障が発生する可能性の程度及び各機器２０ａ〜２０ｚで発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を表す予測レベルを求める。

例えば、故障予測手段１１ｂは、定期的なタイミングで、新たな予測レベルを求める。また例えば、故障予測手段１１ｂは、取得手段１１ａが記憶装置１２のアラームデータ１２ａを更新するタイミングで、新たな予測レベルを求める。

具体的には、故障予測手段１１ｂは、アラームデータ１２ａで記憶される各アラームの発生回数が、状態遷移データ１２ｂにおいて各機器と関連付けられる論理の条件に該当する場合、当該機器の予測レベルを論理に従って遷移させる。

《予測データ更新手段》
予測データ更新手段１１ｃは、故障予測手段１１ｂで新たな予測レベルが求められると、新たな予測レベルを追加して、記憶装置１２で記憶される故障予測データ１２ｃを更新する。

例えば、図３（ａ）に示すように『２０１５年１１月１日〜２０１５年１２月１５日』までの予測結果を含む故障予測データ１２ｃが記憶装置１２に記憶される場合に、故障予測手段１１ｂが、『２０１５年１２月１６日』に発生したアラームの履歴を含むアラームデータを利用して新たな予測レベルを求めたとする。この場合、予測データ更新手段１１ｃは、図３（ｂ）に示すように、『２０１５年１２月１６日』に発生したアラームの履歴で求めた新たな予測レベルを追加して故障予測データ１２ｃを更新する。

ここで、仮に、リセット用データ１２ｄとして、いずれかの予測レベルの識別子が記憶される場合、故障予測手段１１ｂは、新たな予測レベルを求める際に、当該予測レベル識別子のレベルは「０」とし、また、当該予測レベルに対応する異常現象の発生回数を「０回」に置き換える。すなわち、故障予測手段１１ｂは、故障予測データ１２ｃに含まれない新たな機器の故障予測をする際、故障発生の可能性及び故障発生を防止する作業の必要性が低い初期値を当該機器の現在の予測レベルとして使用する。

《結果出力手段》
結果出力手段１１ｄは、故障予測手段１１ｂで新たな予測レベルが求められると、新たな予測レベルを含む予測結果を出力端末４０に送信する。このとき、結果出力手段１１ｄは、記憶装置１２に記憶される故障予測データ１２ｃから、過去の所定期間（例えば、過去３週間分）の予測レベルを抽出し、新たに求めた予測レベルに加え、抽出した過去の予測レベルを含む予測結果を出力することができる。

例えば、結果出力手段１１ｄは、予測結果に、図４に示すように、所定期間に発生した「アラームの発生回数」及び当該期間に求められた「予測レベル」を結果データとして出力端末４０に出力することができる。図４に示す例は、「２０１５年１１月２６日〜２０１５年１２月１６日」に発生した第１〜第ｎアラームの「発生回数」と、これにより求められた「予測レベル」（第１〜第ｍ予測レベル）とを含む結果データの一例である。オペレータは、所定期間におけるアラームの発生の履歴及び求めた予測レベルの変動を把握することができる。したがって、出力端末４０に出力される結果データを参照するオペレータは、装置の状況の把握に利用することができる。なお、結果データは、オペレータが状況の把握に利用が十分な期間（例えば、３週間）の履歴及び予測レベルを含むことが好ましい。また、オペレータは、単に、最新の予測レベルのみを参照することで、故障発生の可能性の程度及び異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を知ることができる。したがって、オペレータの経験や知識に依存せず、どのオペレータであっても統一した対応をすることができる。

《リセット手段》
リセット手段１１ｅは、入力端末５０から、故障予測手段１１ｂでアラームが発生した機器に対する対応がされた対応記録データを受信すると、以降の演算において、故障予測データ１２ｃのうち関連する予測レベルを「０」にリセットするとともに、関連するアラームの発生回数を「０」にリセットして演算するよう、予測レベルの識別子をリセット用データ１２ｄとして記憶する。なお、リセット手段１１ｅは，予測レベルを求めるためのアラームの発生回数及び予測レベルを「０」にリセットするが、出力端末に表示するアラームの発生回数，予測レベルは「０」にリセットされることはない。すでに表示したアラームの発生回数及び予測レベルは実績を示すため、変更はされない。

図３（ｂ）の故障予測データ１２ｃ及び図２（ｂ）のアラームデータ１２ａが記憶装置に記憶される場合について説明する。図３（ｂ）に示す故障予測データ１２ｃは、「第２予測レベル」が「３」であり、結果出力手段１１ｄは、この「第２予測レベル」の値を含む結果データを出力端末４０に送信する。例えば、オペレータは、この結果データに応じ、装置２０に対して、「第２予測レベル」と関連する対応を実行することで、故障への未然の対応がされる。また、対応の後、オペレータは、入力端末５０を操作して対応記録データを入力する。リセット手段１１ｅは、入力端末５０から対応記録データを受信すると、リセット用データ１２ｄとして、予測レベルの識別子「第２予測レベル」を記憶する。このリセット用データ１２ｄにより、以降の故障予測の処理では、この「第２予測レベル」の値を『０』にリセットして演算する。

また、「第２予測レベル」が「第２アラーム」に応じて決まるものであるとする。このとき、図２（ｂ）に示すようなアラームデータ１２ａの「第２アラーム」の発生回数を『０』にリセットする。なお、各予測レベルは、複数のアラームに起因するものであってもよく、この場合、複数のアラームの発生回数が『０』にリセットされる。このように、リセット手段１１ｅが対応済みのアラームに関する全ての予測レベル及びアラームの履歴をリセットすることで、これらを用いて後に求める予測レベルは、対応済みの機器で過去に発生したアラームの影響を受けることがない。なお、リセット手段１１ｅは，予測レベルを求めるためのアラームの発生回数及び予測レベルを「０」にリセットするが、出力端末に表示するアラームの発生回数，予測レベルは「０」にリセットされることはない。すでに表示したアラームの発生回数及び予測レベルは実績を示すため、変更はされない。

さらに、リセット手段１１ｅは、入力端末５０から、予測レベルの値を『０』にリセットして演算することを要求するリセット信号を受信した場合、リセット用データ１２ｄとして、記憶装置１２に予測レベルの識別子を記憶する。予測レベルの値の変更を要求するリセット信号は、リセットする予測レベルの識別子を含む。

また、リセット手段１１ｅは、入力端末５０からアラームデータ１２ａの発生回数の変更を要求するリセット信号を受信した場合、アラームデータ１２ａの発生回数を変更することができる。発生回数の変更を要求するリセット信号は、リセットするアラームの識別子を含む。なお、リセット信号は、予測レベルの値とアラームの発生回数の両方の変更を要求するため、予測レベルの識別子及びアラームの識別子の両方を含んでいてもよい。

《変更手段》
変更手段１１ｆは、入力端末５０から状態遷移データ１２ｂのパラメータの変更を要求するリクエスト信号が入力されると、この変更リクエストに従って、記憶装置１２の状態遷移データ１２ｂを変更する。例えば、状態遷移データ１２ｂの論理の一部の値を変更するリクエスト信号が入力されると、各値を変更し、その後の処理では、変更後の条件で故障予測の処理が実行される。リクエスト信号は、変更するパラメータの項目及び値を含む。

〈故障予測処理〉
図５に示すフローチャートを参照して、故障予測装置１０において実行される故障予測処理について説明する。まず、取得手段１１ａは、アラームデータ収集管理装置３０からアラームデータを取得する（Ｓ１）。また、取得手段１１ａは、取得したアラームデータを記憶装置１２にアラームデータ１２ａとして記憶する（Ｓ２）。

次に、故障予測手段１１ｂは、記憶装置１２のアラームデータ１２ａ、状態遷移データ１２ｂ及び故障予測データ１２ｃを用いて、故障予測を実行する（Ｓ３）。このとき、対象の装置２０について過去に故障予測がされたことがないため、故障予測手段１１ｂは、故障予測データ１２ｃの各予測レベルが、初期値の『０』であるものとして故障予測を実行する。すなわち、故障予測手段１１ｂは、故障予測データ１２ｃに含まれない新たな機器の故障予測をする際、故障発生の可能性及び故障発生を防止する作業の必要性が低い初期値を当該機器の現在の予測レベルとして使用する。

予測データ更新手段１１ｃは、ステップＳ３で求めた予測結果を、記憶装置１２に故障予測データ１２ｃとして記憶する（Ｓ４）。結果出力手段１１ｄは、ステップＳ３で求めた予測結果を含む結果データを出力端末４０に出力する（Ｓ５）。

ステップＳ５で出力端末４０に出力した予測結果に応じてオペレータによって対応がされた対応記録データを受信すると（Ｓ６でＹＥＳ）、リセット手段１１ｅは、該当する予測レベルの識別子を、リセット用データ１２ｄとして記憶装置１２に記憶する（Ｓ７）。

ステップＳ５で出力した予測結果に対し対応記録データを受信しない場合（Ｓ６でＮＯ）、又は、ステップＳ７でリセット用データ１２ｄが記憶された後、取得手段１１ａは、再びアラームデータ収集管理装置３０からアラームデータを取得する（Ｓ８）。また、取得手段１１ａは、取得したアラームデータを記憶装置１２に追加してアラームデータ１２ａを更新する（Ｓ９）。

続いて、故障予測手段１１ｂは、記憶装置１２のアラームデータ１２ａ、状態遷移データ１２ｂ及び故障予測データ１２ｃを用いて、故障予測を実行する（Ｓ１０）。ここで、故障予測装置１０が利用する故障予測データ１２ｃの各予測レベルは、過去に求められた値である。

予測データ更新手段１１ｃは、ステップＳ１０で求めた予測結果で、記憶装置１２の故障予測データ１２ｃを更新する（Ｓ１１）。また、結果出力手段１１ｄは、ステップＳ１０で求めた予測結果を出力端末４０に出力する（Ｓ１２）。

故障予測装置１０は、故障予測を終了するまで、ステップＳ６〜Ｓ１２の処理を繰り返す（Ｓ１３）。

このように、異常の履歴であるアラームデータ１２ａと現在の予測レベルを用い、状態遷移データ１２ｂに従って新たな予測レベルを求めることで、信頼性の高い予測結果を得ることができる。

なお、アラームデータ収集管理装置３０は、例えば、故障予測の対象の装置２０の運用開始時からアラームを蓄積する。また、故障予測装置１０は、運用開始と同時に故障予測をする必要はなく、運用開始後のある期間が経過後に設置し、設置以前にアラームデータ収集管理装置３０で蓄積されたアラームデータを利用して故障予測を開始することができる。また、アラームデータ収集管理装置３０は故障予測とは独立して動作する。したがって、故障予測装置１０がメンテナンス等で停止される期間があったとしても、故障予測装置１０は、動作が再開されたときに、停止期間中のアラームデータをアラームデータ収集管理装置３０から入力することで、最新の故障予測を実行することができる。

〈変更処理〉
図６に示すフローチャートを参照して、故障予測装置１０において実行されるパラメータの変更処理について説明する。まず、変更手段１１ｆは、入力端末５０から状態遷移データ１２ｂのパラメータの変更を要求するリクエスト信号を受信する（Ｓ２１）。変更手段１１ｆは、フォルダに状態遷移データファイルを入れることによって，リクエスト信号が入ったとみなすことができる。

変更手段１１ｆは、記憶装置１２から状態遷移データ１２ｂを読み出し、リクエスト信号において、変更が要求されるレコードを選択する（Ｓ２２）。また、変更手段１１ｆは、ステップＳ２２で選択したレコードにおいて、リクエスト信号で変更が要求されるパラメータ値を更新して状態遷移データ１２ｂを変更する（Ｓ２３）。

また、変更手段１１ｆは、リクエスト信号で変更が要求される全てのレコードについて変更が終了するまで、ステップＳ２２〜Ｓ２３の処理を繰り返す（Ｓ２４）。

例えば、記憶装置１２に状態遷移データ１２ｂが記憶され、リクエスト信号においてパラメータ値が変更されることが要求されているとする。この場合、変更手段１１ｆは、状態遷移データ１２ｂを変更する。

このように、状態遷移データ１２ｂのパラメータ値を変更可能にすることで、対象の装置２０において機器の追加や入れ替え等により故障予測の対象の機器が変更された場合、機器の変更に応じてパラメータを変更することができる。したがって、機器の変更に応じて柔軟に対応することができ、また、信頼性の高い予測結果を得ることができる。

〈シミュレーション〉
図１に示すように、故障予測装置１０は、入力端末５０からシミュレーションデータが入力されることより、装置２０における各アラームの発生時の予測レベルの遷移のシミュレーションを実行することもできる。

図７に示すフローチャートを参照して、故障予測装置１０において実行されるシミュレーション処理について説明する。まず、取得手段１１ａは、入力端末５０を介して入力されたシミュレーションデータを取得する（Ｓ３１）。また、取得手段１１ａは、取得したシミュレーションデータをアラームデータ１２ａとして記憶装置１２に記憶する（Ｓ３２）。このシミュレーションデータは、アラームの履歴に代えて使用するシミュレーション値を含む。

次に、故障予測手段１１ｂは、記憶装置１２のアラームデータ１２ａ、状態遷移データ１２ｂ及び故障予測データ１２ｃを用いて、故障予測を実行する（Ｓ３３）。ここでは、シミュレーション用の値で構成されるアラームデータ１２ａを用いて予測レベルを求めるため、求められる予測結果が、シミュレーションの結果である。このとき、シミュレーションデータの入力とともに、入力端末５０を介して、シミュレーションに使用される予測レベルが入力されていた場合、故障予測手段１１ｂは、その値を利用する。また、シミュレーション用の予測レベルが入力されていない場合、初期値の予測レベルを使用することもできるし、過去の故障予測において求められた予測レベルを使用することもできる。

予測データ更新手段１１ｃは、ステップＳ３３で求めた予測結果で、記憶装置１２の故障予測データ１２ｃを更新する（Ｓ３４）。これにより、シミュレーション結果の予測レベルが、故障予測データ１２ｃとして記憶装置１２に記憶される。

また、結果出力手段１１ｄは、ステップＳ３３で求めた予測結果を、出力端末４０に出力する（Ｓ３５）。これにより、シミュレーション結果の予測レベルが、出力端末４０に出力される。

故障予測装置１０は、シミュレーション処理を継続する場合、新たなシミュレーションデータによりステップＳ３１〜Ｓ３５の処理を繰り返す（Ｓ３６でＮＯ）。また、シミュレーション処理を終了する場合、処理を終了する（Ｓ３６でＹＥＳ）。その後は、シミュレーションの結果に応じて、状態遷移データ１２ｂのパラメータ値を変更する変更処理が実行されてもよい。また、通常の故障予測処理が実行されてもよい。ただし、シミュレーションと通常の故障予測処理は別データとして管理される。

以上、各実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。

１０…故障予測装置
１１…ＣＰＵ
１１ａ…取得手段
１１ｂ…故障予測手段
１１ｃ…予測データ更新手段
１１ｄ…結果出力手段
１１ｅ…リセット手段
１１ｆ…変更手段
１２…記憶装置
１２ａ…アラームデータ
１２ｂ…状態遷移データ
１２ｃ…故障予測データ
Ｐ…故障予測プログラム
２０…装置
２０ａ〜２０ｚ…機器
３０…アラームデータ収集管理装置
４０…出力端末
５０…入力端末

Claims (7)

1. 複数の機器で構成される装置の故障発生を予測する故障予測装置であって、
   各機器からセンサの計測値を少なくとも入力し、当該入力されたデータが所定の異常判定条件に該当するときに異常現象として収集管理する外部装置から、所定期間毎の前記各機器における前記異常現象の発生回数の履歴とシミュレーションに利用するアラームの発生回数のシミュレーションデータとを取得し、アラームデータとしてアラームデータ記憶手段に記憶させる取得手段と、
   各機器で故障が発生する可能性の程度及び当該機器で発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を段階的に表す予測レベルの、各機器における異常現象の発生回数に応じた遷移の条件を、状態遷移データとして記憶する状態遷移データ記憶手段と、
   機器毎に予測された予測レベルを蓄積して故障予測データとして記憶する故障予測データ記憶手段と、
   前記故障予測データに含まれる現在の予測レベル及び前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数に対し、前記状態遷移データに従って、機器毎に、新たな予測レベルを故障発生の予測結果として求める故障予測手段と、
   前記故障予測手段で得られた予測結果で、前記故障予測データを更新する予測データ更新手段と、
   前記状態遷移データ記憶手段に記憶されている既存機器における状態遷移データのパラメータを当該既存機器の変更に応じて変更する変更手段と、を備え、
   前記故障予測手段は、前記アラームデータと、前記状態遷移データとに基づき故障をシミュレーションして故障予測データを生成する
   ことを特徴とする故障予測装置。
2. オペレータの利用する入力端末から、機器に対し、予測結果に応じて装置の故障発生を防止する作業を実行した旨の記録データが入力されると、当該機器に対応する予測レベルの識別子をリセット用データとしてリセット用データ記憶手段に記憶させるリセット手段を更に備え、
   前記故障予測手段は、新たな予測レベルを求める場合、前記故障予測データに含まれる現在の予測レベルのうち、前記リセット用データに含まれる識別子の予測レベルを、故障発生の可能性及び故障発生を防止する作業の必要性が低い初期値に置き換え、前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数のうち、前記リセット用データに含まれる識別子と対応する異常現象の発生回数を０回に置き換える
   ことを特徴とする請求項１に記載の故障予測装置。
3. 前記故障予測データは、機器の識別子と、期間と、当該期間に発生した異常現象の履歴から求めた前記機器の予測レベルとを関連付けるデータであって、
   前記予測データ更新手段は、新たな予測レベルと、当該予測レベルの特定に利用した異常現象の発生期間とを追加して、前記故障予測データを更新する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の故障予測装置。
4. 前記故障予測手段による機器の予測レベルと、前記故障予測データに含まれる当該機器について求められた所定期間の予測レベルと、予測レベルの特定に利用した異常現象の発生回数の履歴を含むデータを、予測結果としてオペレータの利用する出力端末に出力する結果出力手段
   を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の故障予測装置。
5. 前記リセット手段は、オペレータの利用する入力端末から、いずれかの機器に対し予測レベルのリセットを操作するリセット信号が入力されると、前記故障予測データに含まれる当該リセット信号で指定された機器の予測レベルを、故障発生の可能性及び故障発生を防止する作業の必要性が低い初期値に更新するとともに、前記アラームデータに含まれる当該機器の過去の異常現象の発生回数を０回に更新する
   ことを特徴とする請求項２に記載の故障予測装置。
6. 複数の機器で構成される装置の故障発生を予測する故障予測方法であって、
   各機器からセンサの計測値を少なくとも入力し、当該入力されたデータが所定の異常判定条件に該当するときに異常現象として収集管理する外部装置から、所定期間毎の前記各機器における異常現象の発生回数の履歴とシミュレーションに利用するアラームの発生回数のシミュレーションデータとを取得し、アラームデータとしてアラームデータ記憶手段に記憶させる取得ステップと、
   故障予測データ記憶手段に記憶される故障予測データに含まれる各機器で故障が発生する可能性の程度及び当該機器で発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を段階的に表す現在の予測レベルと、前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数とに対し、状態遷移データ記憶手段に記憶される各機器における異常現象の発生回数に応じた予測レベルの遷移の条件である状態遷移データに従って、機器毎に、新たな予測レベルを故障発生の予測結果として求める故障予測ステップと、
   得られた予測結果で、前記故障予測データを更新する更新ステップと、
   前記状態遷移データ記憶手段に記憶されている既存機器における状態遷移データのパラメータを当該既存機器の変更に応じて変更する変更ステップと、を備え、
   前記故障予測ステップでは、前記アラームデータと、前記状態遷移データとに基づき故障をシミュレーションして故障予測データを生成する
   ことを特徴とする故障予測方法。
7. 複数の機器で構成される装置の故障発生を予測する故障予測プログラムであって、
   各機器からセンサの計測値を少なくとも入力し、当該入力されたデータが所定の異常判定条件に該当するときに異常現象として収集管理する外部装置から、所定期間毎の前記各機器における異常現象の発生回数の履歴とシミュレーションに利用するアラームの発生回数のシミュレーションデータとを取得し、アラームデータとしてアラームデータ記憶手段に記憶させる取得手段と、
   故障予測データ記憶手段に記憶される故障予測データに含まれる各機器で故障が発生する可能性の程度及び当該機器で発生した異常現象に起因する故障発生を防止するオペレータの作業の必要性の程度を段階的に表す現在の予測レベルと、前記アラームデータに含まれる異常現象の発生回数とに対し、状態遷移データ記憶手段に記憶される各機器における異常現象の発生回数に応じた予測レベルの遷移の条件である状態遷移データに従って、機器毎に、新たな予測レベルを故障発生の予測結果として求める故障予測手段と、
   前記故障予測手段で得られた予測結果で、前記故障予測データを更新する予測データ更新手段と、
   前記状態遷移データ記憶手段に記憶されている既存機器における状態遷移データのパラメータを当該既存機器の変更に応じて変更する変更手段と、を備え、
   として情報処理装置を機能させるに当たり、
   前記故障予測手段は、前記アラームデータと、前記状態遷移データとに基づき故障をシミュレーションして故障予測データを生成する
   ことを特徴とする故障予測プログラム。

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