JP7074542B2 - ネットワークを利用した診断サービスシステム及び診断方法 - Google Patents
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Description
他方、アラーム発生時の障害の内容によっては、オペレータが当該アラームをリセットすることで機械が動作可能となり、その結果アラームが消滅するケース、又はアラーム発生後に、所定の時間経過後(例えば、所定の時間、当該機械の所定の動作が継続した場合)に、当該アラームに係る障害が自動復旧し、その結果アラームが消滅するケースがある。
しかしながら、過去にアラームの発生した機械に関して、仮に適切な保守が行なわれないと、重大な障害が発生する可能性もある。
このように、過去にアラーム発生したことはあるが、現時点ではアラームが発生していない機械についても適切な分析を行い、適切な保守(例えば予防保守)を提供することが、必要となる。
ユーザから問い合わせのある工作機械のアラーム発生の原因として、概ね、3つのパターンがある。
(1)工作機械の特定部位の故障である場合、例えば、ボールネジ等で回転運動を直線運動に変換する機構を備える工作機械ではボールネジの摩耗の場合があげられる。
(2)工作機械が前提としている加工条件よりも厳しい加工条件で加工している場合(見かけは障害に見えるが、機械の特定部位の故障等に基づく障害ではない場合)、例えば、モータの定格トルクを超えて加工している場合があげられる。
(3)加工ツール(例えば刃物等)の摩耗している場合(見かけは障害に見えるが、機械の特定部位の故障等に基づく障害ではない場合)が挙げられる。
上記(1)の場合、故障部品の特定及び(最適な部品の選択)及びそのアラーム発生の原因が制御系の障害であるか、又はメーカ系の障害であるか(いわゆるカテゴリ)等の特定を行うことが必要となる。
これらを特定することによって、最適の部品及び最適なフィールドサービスマンを選択して派遣することができる。
上記(3)の場合、ユーザ側で加工ツールの不具合を見つけて、当該加工ツールを交換することでアラームを解消することができる。したがって、工作機械の部品の発注及びフィールドサービスマンの派遣は不要となる。
また、上記(1)の場合、すなわち工作機械の特定部位に故障が生じた場合には、最適な部品の手配及び最適なフィールドサービスマンを速やかに派遣できることが可能となる。
これに対して、アラームが発生した場合であっても、ユーザからの障害申告や問い合わせもなく、また、個別の事象を解決するための専門的な対応をとることなく、アラームが消滅するケースがある。具体的には、次のパターンが挙げられる。
(4)例えば、RAMメモリをバックアップするバッテリの残存量が閾値以下となった(又は、バッテリーの消耗度合いが閾値以上となった)ことを知らせるアラームの場合、バッテリの残存量がすぐにはゼロにならないことから、例えばユーザがアラームをリセットすると、アラームが消えて、とりあえず、使用可能となるが、その場合他のユーザや保守員が、バッテリの残存量低下に気づかない恐れがある。
(5)工作機械の特定部位の状態が故障ではないが、現在の状態が通常とは異なる異常値を示している場合であって、特定部位の動作稼働に伴い通常の状態に復帰する場合、、例えば、ファンモータは、電源開始と同時に回転が始まり、その際に、ファンに付着するオイルミストが固着する状態を検出した場合が挙げられる。ファンアラームを発生中、機械は稼働できないが電源を落とさない限り、一般的には回転を続けるようになっている。このため、運転開始時の温度が低いときにファンアラームが発生した場合、ファンモータの回転が開始され、ファンか稼働するについて温度が上昇することで、ファンに付着するオイルミストが柔らかくなり、ファンモータアラームが時間経過に伴い自動的に消滅する場合が挙げられる。
このため、このようなアラームについても、ファンモータの過去のアラーム履歴と現在の状態データとに基づき、必要とされる保守内容を診断し、当該保守内容に係る情報(いわゆる予防保守)を、ユーザに推奨することが必要となる。
また、ユーザの工場内に配置された工作機械に、例えば(4)、(5)に挙げたアラームが発生した場合、そのアラーム内容を一元的に記憶することで、それぞれの機械に対して、常に過去の履歴データと現在の状態データとを監視して、過去の履歴データと現在の状態データとに基づき、必要とされる保守内容を診断し、当該保守内容に係る情報(いわゆる予防保守)をユーザに推奨することができる診断サービスシステムを提供することも重要である。
そのためには、診断サービスシステムにおいて、工場に設置された複数のメーカの機械に関するデータを一元的に所定の周期ごとに継続して収集し、記憶されたデータを必要な時に有効活用できるようにデータを記憶管理できる工場監視システムが重要となる。
同様に、診断サービスシステムにおいて、工場に設置された複数のメーカの機械に関するアラームデータを一元的に所定の周期ごとに継続して収集し、記憶されたアラームデータを、現在の状態データとを総合的に監視し、機械の状態を短時間で判断することができるように、アラーム履歴データを記憶管理できる工場監視システムが重要となる。
その場合、例えば(4)、(5)で説明したようなアラームのリセットやアラームの自動消滅等についても、保守履歴として一元的に記憶し、利用可能とすることが好ましい。
上記(1)の場合、工場監視システムに記憶管理された情報に基づいて、ボールネジの摩耗の場合は後述する図6Bの特性図により、ボールネジの使用ストロークの状況と負荷状況が判明する。このデータと例えば工場での出荷検査におけるフルストロークを稼働させた場合のデータとを比較することで、ボールネジに特定部位における摩耗状況と推測することができる。
そうすることで、工場出荷時の指令速度とモータ電流の関係と、加工時の指令速度とモータ電流の関係から、加工時のモータ電流が使用されているモータの定格トルクを超えて加工している状況を把握することができる。使用されているモータは出荷時の記録から把握することが可能である。
そうすることで、加工中の振動を閾値と比較することができる。より具体的には、例えば過去に問題なく加工したときの波形と現在の波形を比較することで、N値の少ないサンプルで作成された閾値よりも高精度に比較することで、加工ツールの摩耗を推測することが可能となる。
具体的には、例えば、履歴データを利用して、機械の履歴データと障害発生との相関関係を学習して、その学習モデル(ナレッジデータベース)を作成しておくことで、当該学習モデル(ナレッジデータベース)に基づいて、機械の現在の状態データを診断することができる。それにより、図28に示すように、今後障害の発生する可能性(例えば、確率)や、必要とされる予防保守内容を診断し、診断結果をユーザに提供することが可能となる。
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。以下に説明する実施形態では機械として、例えば射出成形機、切削加工機、放電加工機、及びロボット等を含む工作機械等の機械を用いた例について説明する。
図2Aは本発明に係る診断サービスシステムの一実施形態の構成を示すブロック図である。図3及び図4は機械及び工場監視システムの構成を示すブロック図である。図5は工場監視システムの動作を示すフローチャートである。図6Aは回転運動を直線運動に変換する機構を備える工作機械の概略を示す説明図である。図6Bは外乱負荷トルクの分布を示す特性図である。図6Cはボールネジの偏摩耗検出を説明する説明図である。なお、以下に説明で用いるnは特に複数であることを述べない限り、1以上の正の整数を示す。機械の台数、工場監視システムの数、サービスセンタの数、サービス端末の数はともにnで示すが、以下の説明において特に同一の数であることを述べないかぎり、機械の台数、工場監視システムの数、サービスセンタの数、サービス端末の数はそれぞれ任意に設定することができる。
図2Aを用いて診断サービスシステム1の全体の構成について説明する。図2Aに示すように、サービスセンタ管理装置401は、セキュリティ共有ネットワーク300を介して1つ以上の工場監視システム100と接続され、またネットワークを介して1つ以上のサービスセンタ600に接続される。1つ以上の工場監視システム100のそれぞれはネットワークを介して1つ以上の機械に接続される。図2Aでは工場監視システム100が複数の工場監視システム100-1、100-2、・・・、100-nからなり、工場監視システム100-1が多種の機械200-1、200-2、・・・、200-nに接続されていることを示している。
また、パーソナルコンピュータ、スマホ、携帯電話等を介して問い合わせメール104又は問い合わせIP電話を用いてサービスセンタ管理装置401に送信することで、サービスセンタ600に対して故障診断及びその解決法を依頼することができる。より具体的には、ユーザが問診票を入力する換わりに、サービスセンタ600のオペレータが問い合わせメール104又は問い合わせIP電話を介して取得した申告内容に基づいて問診票を入力することで、サービスセンタ600に対して故障診断及びその解決法を依頼することができる。
ナレッジシステム408は障害ノウハウデータ409に接続される。サービスセンタ600のそれぞれは部品発送センタ500、人員派遣センタ501と接続される。図2Aではサービスセンタ600-1が部品発送センタ500、人員派遣センタ501に接続されていることを示している。
なお、これらの接続は、任意の接続形態としてもよい。例えば、インタフェースを介して直接接続されてもよい。また、ネットワークを介して接続されてもよい。また、ネットワークは、有線、無線、インターネット等任意のネットワークとしてもよい。
また、ユーザにより、回答者IDを指定することで、ユーザにより指定された回答者が選択されるようにしてもよい。
図2Aでは、サービスセンタ600-1がサービスコントロール601に接続され、サービスコントロール601が複数のサービス端末700-1、700-2、・・・、700-nに接続されることを示している。サービスセンタ管理装置401に配信された故障の問い合わせは、手持ちに問い合わせ業務が最も少ない回答者のサービス端末(例えば、サービス端末700-1)に配信される。
各ユーザとサービス業者とは工場内にある各機械の保全に関する保全契約を取り交わすようにしており、この保全契約には、例えば、故障が発生した場合に修理を行う故障修理契約(異常時契約)や、故障修理以外に、前述したように、アラームデータ、アラーム発生時にリセットされたアラーム、及びアラーム発生後に動作稼働を続けたことにより消滅したアラーム等を含む過去に発生したアラーム履歴データを記憶することで、機械ごとに常に過去のアラーム履歴データと、機械ごとの現在の機械状態とを総合的に監視することで、それぞれの機械の異常発生の可能性を予測し、予防保守に係る保守情報を提供することで、異常発生が予測される部品、寿命部品及び消耗部品等を交換して予防保全を行う予防保全契約(通常時契約)等がある。
このように、各ユーザとサービス業者との保全契約は、各工場単位で行うことができ、各工場において、工場の各機械を監視するための工場監視システムが設けられる。
工場は、グローバル(世界)に位置する場合がある。このため、工場監視システムは、任意の機械から情報を取得して、取得した情報を予め設定する共通のフォーマット(「グローバルフォーマット」という)に変換するように構成される。
工作機械は、ユーザの工場において長期間(例えば、35年程度)利用されることが多い。工作機械として、任意のメーカを前提としていることから、機械番号から、当該機械に関するマニュアル、保守履歴、当該機械をメーカの工場から出荷した時点から、ユーザの工場で稼働した動作情報、前述したアラームデータ等を迅速に取得できることが重要となる。
工作機械の使われ方として、継続的生産をする(例えば、同じ製品を24時間継続して生産する)場合と断続的生産を行う場合と、がある。特に、断続的生産を行う場合、アラームが発生した場合に、アラームの対応としてどのような処理がなされたか、前回はいつ稼働させたのか、といった履歴を正確に知ることが望まれる。
このため、各工作機械に関する情報(データ)を収集、管理し、アラーム発生時等にこれらの情報を直ちに参照できる状態とすることが求められる。また、アラーム発生時に限らず、定期的に機械ごとに過去のアラーム履歴データと、機械ごとの現在の機械状態とに基づいて、機械ごとに必要とされる保守内容を診断し、当該保守内容に係る情報(いわゆる予防保守)をユーザに推奨することが求められる。ここで、工作機械に関する情報としては、後述する図3の機械情報に加えて、次のような情報が挙げられる。
(2)動作状態推移(例えば、上記動作状態の時間的変移)、
(3)故障履歴(例えば、以前発生したアラーム内容、発生時期、修理完了時期、故障修理内容等の各データ)、
(4)メンテナンス経歴(例えば、定期点検内容及び実施時期、交換した消耗部品及び寿命部品、交換時期等)、
(5)生産管理情報(トータル稼働時間、トータルストローク回数(スライド加工回数)等)、
(6)故障履歴以外に、例えば、図25に示すような、機械ごとに発生したアラームデータを含む過去のアラーム発生履歴(アラーム内容、発生時期等)。なお、アラームデータに付随する情報として、アラーム発生時にオペレータによりリセットされたアラーム、及びアラーム発生後に動作稼働を続けたことにより消滅したアラーム等のようなアラーム対応履歴データを併せて収集し、保守履歴として一元的に記憶し、利用可能とすることが好ましい。
(7)機械の現在における、例えば、図26に示す機械状態。
以下、本実施形態の診断サービスシステム1における工場監視システム100を構成する制御装置について説明する。以下、特に断らない限り、工場監視システムを構成する制御装置を単に「工場監視システム」という。
図3は工場監視システム100をソフトウェアで動作を実現するための構成図、図4はその機能をブロックで示したものである。図4に示す各部はソフトウェアで構成されても、ハードウェアで構成されてもよい。
図3において、工場監視システム100はCPU1001、CPU1001によって実行されるソフトウェアを記憶する記憶部1003、機械200と接続される内部変換器1004を備えている。なお、内部変換器1004に換えて、外部変換器800を介して機械200と接続してもよい。
図4に示すように、工場監視システム100は記憶部1002、内部変換器1004、データ取得部1011、記憶データ管理部1012、制御部1013、サービスセンタ管理装置401とセキュリティ共有ネットワーク300を介して通信するための通信部1014、フォーマット変換部1015を備えている。内部変換器1004に換えて外部変換器800を介して機械200と接続してもよい。制御部1013は、内部変換器1004、外部変換器800、データ取得部1011、記憶データ管理部1012、通信部1014、フォーマット変換部1015を制御する。
また、制御部1013は、外部変換器800、データ取得部1011、記憶データ管理部1012、通信部1014の、内部変換器1004、フォーマット変換部1015、外部変換器800等の動作状況や、通信部1014を介して上位システム(サービスセンタ管理装置401、顧客用サービスサーバ402、マニュアルサーバ403、SNS404、セールスデータサーバ405、工場データサーバ406、又はナレッジシステム408等)の動作状況、さらに下位の機械200の動作状況を同時に監視することができる。
工場端末は、制御部(不図示)と、タッチパネルを備える液晶ディスプレイ等の表示ディスプレイ(不図示)を備えている。表示ディスプレイにはキー操作画面が表示されて文字入力が可能であるが、別途キーボード等の入力部を設けてもよい。制御部は、サービスセンタ管理装置401から送信される、図7~図13の画面情報等の情報を表示ディスプレイに表示する。タッチパネル(又は、キーボード等の入力部)により入力されたデータはサービスセンタ管理装置401に送信される。また、工場監視システム100はサービスセンタ管理装置401から必要なデータが表示された表示画面情報を受信する。
なお、サービスセンタ管理装置401にWebサーバを、工場端末にWebブラウザを備えることで、図17~図23の画面を表示制御するように構成してもよい。
図6Dに示すように、所定周期で各機械からのデータの分析を開始する。ステップS120において、機械の軸数nを1、ボールネジのストロークの分割数mを1とする(n=1、m=1)。
次にステップS121でn軸が移動中であるかどうかを判断する。開始時にn=1となっている。n軸が移動中である場合(ステップS121のYes)は、ステップS122で、n軸の現在位置X(n)が分割されたストロークの位置L(m-1)より大きく、かつ分割されたストロークの位置L(m)以下かどうかを判断する。n軸の現在位置X(n)が分割されたストロークの位置L(m-1)より大きく、かつ分割されたストロークの位置L(m)以下であれば、ステップS123で、ある所定周期でサンプルされた、n軸の、ストローク分割m番目の位置にいた累積数S(n, m)に1を加えて、さらにステップS124でボールネジのストロークの分割数mに1を加える。なお、累積数S(n, m)は工場出荷時、及びボールネジ交換時にすべて0にリセットされている。累積数S(n, m)のカウントは移動中だけ行い、停止中はカウントしない。
そして、ステップS125において、1を加えた、ボールネジのストロークの分割数mがボールネジのストロークの分割数の最大値Mmax以上かどうか判断し、1を加えた、ボールネジのストロークの分割数mがボールネジのストロークの分割数の最大値Mmax以上であれば(ステップS12のYes)、ステップS127に進む。ボールネジのストロークの分割数mがボールネジのストロークの分割数の最大値Mmax以上でなければステップS122に戻る。ステップS122からステップS125は、ボールネジのストロークの分割数mがボールネジのストロークの分割数の最大値Mmax以上になるまで繰り返される。
ステップS121でn軸が移動中でないと判断された場合(ステップS121のNo)は、ステップS126で、機械の軸数nに1を加え、ステップS127で、機械の軸数nが機械の最大軸数Nmax以上であるかどうかを判断する。機械の軸数nが機械の最大軸数Nmax以上でなければ、ステップS121に戻る。ステップS121、S126、及びステップS127は、機械の軸数nが機械の最大軸数Nmax以上となるまで繰り返される。機械の軸数nが機械の最大軸数Nmax以上であれば処理を終了する。分割されたストロークの位置L(m)(例えば、図6EのL(0),…, L(5)等)、最大値Nmax、最大値Mmaxは工場出荷時に機械使用に合わせて設定される。
ここで、通信プロトコル(データ構成)とは、工場監視システム100が当該機械に設置されるセンサで計測される情報、機械の動作状態を示すパラメータのデータ、各種アラームデータ等を取得するためのコマンド体系である。
取得された機械の動作状態等の情報は、取得時刻(タイムスタンプ)とともに、記憶部1002に記憶される。
以上のように、各工場監視システム100は、診断サービスシステム1の基礎となるデータを取得する。
取得された機械のアラームに係るデータは、取得時刻(タイムスタンプ)とともに、記憶部1002に記憶される。
以上のように、各工場監視システム100は、診断サービスシステム1の基礎となる、機械ごとに過去のアラーム履歴データと、機械ごとの現在の機械状態データを取得することができる。
ートを用いて工場監視システム100の動作について説明する。
サービスセンタ管理装置401は、1台以上のサービスセンタ600-1、600-2、・・・、600-nがグローバルに配置されている場合の管理装置である。接続されるサービスセンタが1台の場合は、このサービスセンタがサービスセンタ管理装置を兼ね、同様の機能を実行してもよい。図2Bはサービスセンタ管理装置401の構成を示すブロック図である。
制御部4005は工場監視システム100、又はサービス端末700からの要求に基づいて、顧客用サービスサーバ402、マニュアルサーバ403、SNS404、セールスデータサーバ405、工場データサーバ406、又はナレッジシステム408をアクセスして、必要なデータを得て工場監視システム100、サービスセンタ600に送信する。
また、サービスセンタ管理装置401は、フィールドサービスマン位置情報システム407と接続され、フィールドサービスマンが所持している携帯電話等のGPSデータから全世界のフィールドサービスマンの位置を追跡することが可能である。
また、ナレッジシステム408は、機械の履歴データと障害発生との相関関係を学習して、その学習モデルを作成しておくことで、ユーザが、機械の現在の状態データを当該学習モデルに入力することで、当該機械について今後障害の発生する可能性(例えば、確率)や障害を回避するために必要とされる予防保守内容等の診断結果をサービスセンタ管理装置401へ送信することができる。
さらに、ユーザが工場監視システム、問い合わせメール、又は問い合わせIP電話によってサービスセンタ管理装置401へ問い合わせる時に回答者を指定することで、なじみの回答者に接続要求することも可能である。
後述する診断サービスシステム1は会員制の有料サービスとすることができる。会員に診断サービスシステム1を有料で提供する会員制システムは、サービスセンタ管理装置401に記憶部4003を設け、ユーザのアクセス回数又はアクセス時間等を記録することで構築することができる。例えばユーザが工場監視システム100、問い合わせメール104、又は問い合わせIP電話105によってサービスセンタ管理装置401へ問い合わせる場合において、工場監視システム100からサービスセンタ管理装置401へ問い合わせた回数又は接続時間、問い合わせメール104でサービスセンタ管理装置401へ問い合わせた回数、及び問い合わせIP電話105によってサービスセンタ管理装置401へ問い合わせる場合の通話時間等を問い合わせ元のユーザIDに対応付けて、サービスセンタ管理装置401の記憶部4003に記憶する。これらの回数や時間に対応して料金を請求することで従量制のシステムを構築することができる。診断サービスシステム1を固定料金として提供することもできる。
なお、顧客用サービスサーバ402は、セキュリティ管理が重要な情報、例えば会員ID等の会員情報、機械情報、保守履歴、アラーム履歴、保証履歴等を記憶する。
サービスセンタ管理装置401は、図7に示す診断サービスシステムメニューをユーザに提供する機能を備える。図7に示す診断サービスシステムを受けるには、まず、図8に示す認証画面にユーザIDと、パスワードを入力する。ここで、ユーザIDは、ユーザの所属する工場に紐づけされており、サービスセンタ管理装置401は、ユーザIDにより、工場を特定することができる。
ユーザID、パスワードが入力されると、会社名(工場名)とその住所が表示される。ユーザによりOKが入力されると、図7に示す診断サービスシステムメニューの画面が表示される。図7に示す診断サービスシステムメニューを表示した画面において利用するシステムの番号を入力すると、図9に示す画面(サブメニュー)のいずれかが表示される。ユーザにより必要な情報が入力され、実行が選択されると、選択されたサービスが提供され、それぞれのサービスの提供する機能を実行するためのプログラム処理が実行される。
また、機械番号に基づいて、当該機械の過去のアラーム履歴データ、及び当該機械の現在の機械状態等を「4.保守履歴検索」、「5.定期保守履歴」等により取得し、ナレッジ診断により、当該機械の異常発生の可能性を予測させるとともに、予防保守に係る情報を取得することができる。図27に予防保守に係る情報の表示例を示す。
同様に、ユーザが利用する場合、例えば、「3.ナレッジ診断システム」を使用して、ナレッジ診断を行うことができる。前述したように、機械の履歴データと障害発生との相関関係を学習した学習モデルを使用して、ユーザが、機械の現在の状態データを当該学習モデルに入力することで、当該機械について今後障害の発生する可能性(例えば、確率)や障害を回避するために必要とされる予防保守内容等の診断結果を例えば図29に示すように表示させることができる。
次に、診断サービスシステムメニューの提供する主なサブメニューについて説明する。
サブメニュー「1.マニュアル検索システム」が選択された場合、図9のマニュアル検索システムの画面に、機械番号と、検索したいキーワードが入力されることにより、入力情報に基づいて図3に示すように予め記憶されている、メーカ名、機種名等の機械情報を元に、マニュアルサーバ403に記録された、特定された機械のメーカマニュアルからキーワードにヒットした内容を検索し、一覧表示する。ユーザは一覧表示から必要項目を選択し目的を達成することができる。
サブメニュー「2.故障診断システム」は、例えば、機械200のアラームが発生した場合、ユーザが回答者(サービスセンターのオペレータ)からの回答を要望する時に選択する。
サブメニュー「2.故障診断システム」において、ユーザは、図9に示すような所定の問診票に機械番号と状況の入力を行う。例えば、図9の故障診断システムの画面(所定の問診票の画面)に、図11に示すように、機械番号として「20」を入力し、状況入力として「工具摩耗が早い、刃先が欠ける」を入力(故障申告)すると、サービスセンタ管理装置401、及びサービスセンタ600を介してサービスコントロール601によってもっともはやく回答できる回答者が選択される。具体的には、サービスセンタのオペレータの作業状況を管理するテーブルを参照することで、もっともはやく回答できる回答者(候補)が選択される。なお、入力画面には、ユーザは、回答者IDを指定することができる。その場合、ユーザにより指定された回答者が選択される。
ユーザが回答者IDを指定した場合は、該当するサービス端末に配信する。指定された回答者がいない場合は、理由をユーザに通知するとともに、他の最も早く回答できる回答者に配信される。また、指定された回答者の返信に時間を要する場合は、その旨をユーザに通知する。
回答者は、故障診断の結果、部品の交換及び部品を交換するためのフィールドエンジニアの派遣が必要と判断した場合には、サービス端末からサービスセンタに問い合わせ、部品納期とフィールドサービスマンの手配と到着時間等の回答を質問者(ユーザ)に通知することができる。
具体的には、質問者(ユーザ)は、図11に示す9の診断システム情報確認の画面で実行キーを選択し、回答者からの回答を確認する。
回答者からの回答メッセージを確認する場合、質問者(ユーザ)は、確認キーを選択する。回答者からの回答メッセージには図12に示すように、診断情報や部品とフィールドサービスマン派遣等の情報が含まれる。質問者(ユーザ)がフィールドサービスマンの派遣を受け入れる場合は手配キーを選択することで、フィールドサービスマンが手配される。
ユーザが手配キーを選択し、サービスセンタの提案に賛成した場合、ただちに部品及びフィールドサービスマンが出動される。
フィールドサービスマンは現地に到着すると、作業を開始する。この実務のオペレータとユーザのやり取りは、時系列で顧客用サービスサーバ402に登録される。なお、フィールドサービスマンは、訪問したユーザの別の機械の状況も診断することができる。その際の記録も顧客用サービスサーバ402に記録される。
以上のように、ユーザは本故障診断システムを利用することで、最短で確度の高い故障診断を利用し、故障個所を迅速に修理することができる。また、ユーザは、機械番号に基づいて、当該機械の過去のアラーム履歴データ、及び当該機械の現在の機械状態等を「4.保守履歴検索」、「5.定期保守履歴」等により取得し、ナレッジ診断により、当該機械の異常発生の可能性を予測させるとともに、予防保守に係る情報を取得することができる。
サブメニュー「3.ナレッジ診断システム」は、ユーザに対してナレッジ診断システムの機能を提供する。そうすることで、ユーザは回答者(サービスセンターのオペレータ)からの回答を要求することなく、自分でアラーム発生の原因等を診断することができる。
ユーザにより図9に示す「3.ナレッジ診断システム」の画面を介して、機械番号と、状況が入力されると、ナレッジシステム408は自由文による状況を自動解析し、その内容に応じて障害ノウハウを記録したデータベース409をアクセスし、自動応答した内容を、サービスセンタ管理装置401を介して回答する。
回答の結果、障害の原因が加工条件、加工ツールの摩耗等の場合には工作機械の部品発注やフィールドサービスマンの派遣が不要であるが、それ以外の場合には図9の「2.故障診断システム」の画面を選択し、故障診断の結果、部品発注やフィールドサービスマンの派遣が必要な場合には、上述した部品とフィールドサービスマンの確保を行う。また、ナレッジシステムの回答を保存することで、ユーザ独自の故障診断ガイダンスを作成することが可能である。
同様に、機械の履歴データと障害発生との相関関係を学習した学習モデルを使用して、ユーザにより機械の現在の状態データを当該学習モデルに入力されると、ナレッジシステム408は学習モデルを使用して当該機械について今後障害の発生する可能性(例えば、確率)や障害を回避するために必要とされる予防保守内容等の診断を行い、診断結果をサービスセンタ管理装置401を介して回答する。
サブメニュー「3.ナレッジ診断システム」は、基本的に、ユーザのセルフサービスによる診断調査であって、サービスセンタ600への故障診断を依頼するものではない。ナレッジ診断システムは、診断結果に優先順位をつけて回答することができる。
ユーザによりサブメニュー「4.保守履歴検索」が選択され、図9に示される「保守履歴検索」の画面に、機械番号が入力されることで、サービスセンタ管理装置401は顧客用サービスサーバ402にある保守履歴を参照する。この機能により、ユーザは、工場の特定の機械故障ログや部品配送ログやフィールドサービスマン派遣ログを自社で管理することなく、自動で管理することが可能になる。また、機械故障ログを蓄積し参照することで、独自のナレッジシステムを構築することが可能になる。
ユーザによりサブメニュー「5.保守部品販売」が選択され、図9に示される「保守部品販売」の画面に、機械番号が入力されることにより、ユーザはサービスセンタ600を介して機械に必要な保守部品を部品発送センタ500から購入することができる。ユーザは、製造メーカの異なる設備を所有している場合でも、機械に必要な保守部品を誤りなく容易に購入することができる。
ユーザによりサブメニュー「6.保守ツール紹介」が選択され、図9に示される「保守ツール紹介」の画面に、機械番号が入力されることにより、ユーザは機械に必要な保守ツールを購入することができる。また、ソーシャルネットワークを利用することで、保守に有効なツールを参照することができる。
ユーザによりサブメニュー「7.定期保守履歴」が選択され、図9に示される「定期保守履歴」の画面に、機械番号が入力されることにより、工場データサーバ406に記録されている各機械メーカの過去に実施した定期保守の行われた時期とその保守内容を参照することができる。このように、定期保守履歴が一括管理されるので、製造メーカが異なり、保守の考え方が異なる機械が混在する場合でも、ユーザは、製造メーカの違いを意識することなく、安心して利用することができる。
また、「7.定期保守履歴」は、機械番号が入力されることにより、工場データサーバ406に記録されている各機械の過去のアラーム履歴データ(アラーム識別情報、アラーム発生時刻、アラーム消滅時刻、アラーム発生中になされたユーザの処理等)を参照することができるように構成される。具体的には、図9に示される「定期保守履歴」の画面に、機械番号が入力されることにより、本システムから図25のようなアラーム履歴を得ることができる。例えば、ドアスイッチアラームとは、ドアについているドア閉じ確認スイッチが壊れている、又はドア閉じ確認スイッチの信号ケーブルが断線していることを示すアラームを意味し、X軸過負荷とは、負荷が大きく、回転しにくいことを示し、モータ指令電流に問題のあることを示すアラームを意味する。
また、「7.定期保守履歴」は、機械番号が入力されることにより、工場データサーバ406に記録されている機械状態の現在値情報を得ることができる。例えば、図26に示されるように、当該機械番号により識別される機械の機械状態の現在値情報を得ることができる。そうすることで、診断サービスシステム1は、当該機械の過去のアラーム履歴データ及び機械状態の現在値情報に基づいて、当該機械番号により識別される機械が、例えば、現在は正常に動作しているが、過去には例えばバッテリー低下アラームが2回発生していることを判定することができる。ここで、現在値情報は、正常を100%としたときの現在の状況を意味する。それぞれの機器で閾値があって、それを下回るとアラームが発生される。図26で示される現在値は、すべて閾値を下回っていない状況を示している。
前述したように、バッテリーアラームの場合、機械によっては電源投入時にバッテリーの残存量のチェックをし、アラームが発生していてもオペレータがバッテリーアラームをリセットする操作を許している。そうすることで、当該機械を運転可能にすることができる。このような機械の場合は、もし、バッテリーが完全に消耗する前に電池を交換しなければ、このバッテリーによりバックアップしているメモリの内容が消滅してしまう重大な障害を引き起こす可能性がある。
このような状況を回避するため、所定期間に発生したアラーム回数が所定の閾値を超えるか、又は最初にバッテリー低下アラームが発生してからの経過時間が所定の閾値を越える場合、診断サービスシステム1は、図27のように電池交換を指示する、予防保守情報を提供することができる。より具体的には、診断サービスシステムは、履歴データを参照することでバッテリーアラームが過去に発生したか否かを判断し、現在データを参照することで、機械の電源を落とした場合に、バックアップされるメモリの内容が消滅してしまうか否かを判断することができる。そうすることで、診断サービスシステムは、管理者に対して予防保守情報を提供することができる。
なお、所定期間や所定期間に発生したアラーム回数、最初にバッテリー低下アラームが発生してからの経過時間等は、それぞれ、バッテリーの種類によって異なるため、バッテリーの仕様に合わせて警告を発信するために、所定期間、アラーム回数の閾値、及び最初にバッテリー低下アラームが発生してからの経過時間の閾値を予めシステムに設定しておくことができる。
そうすると、ファンに付着するオイルミストがある程度柔らかくなるとファンモータのファンモータアラームは自動的に消滅することとなり、当該機械を稼働させることが可能となる。このように、図25の例で示した、当該機械番号により識別される機械は、ファンモータのアラームが発生したアラーム発生履歴は存在するが、当該機械のファンに付着するオイルミストに係る現在値は正常になっている例である。
同様に、アラームの内容によっては、現在値が異常を示していても過去にアラーム履歴が無ければ、ファンアラームのように自動的に復旧する場合もある。
ファンアラームについても、バッテリー低下アラームと同様に、例えば、ファンモータの回転開始時のアラーム発生時点から、回転が開始され、ファンが稼働するについて温度が上昇しファンアラームの消滅した時点までの動作稼働時間が所定の閾値を越す場合、診断サービスシステム1は、ファンモータ交換を指示する、予防保守情報を提供することができる。
以上のように、本発明により、それぞれの機械の過去の履歴データと現在の機械状態とに基づき、それぞれの機械の機械状態を総合的かつ効率的に監視するとともに、それぞれの機械の状況に基づいて、予防保守に係る情報をユーザに提供するとともに、予防保守を推奨することができる。
ユーザによりサブメニュー「8.Eメール(SNS)」が選択され、図9に示される「Eメール」の画面を介してEメール発信、又はEメール確認のいずれかが選択されることで、ユーザが自分のPC、スマートフォン、本システムからサービスセンタ管理装置401に対してダイレクトにメールを発信したり、逆にサービスセンタ管理装置401からメールを受信することが可能である。これにより、ユーザは、自分のPC,スマートフォン、本システムからサービスセンタ管理に発信したメールの管理が可能である。
メール以外に、ソーシャルネットワーク(SNS)の機能を提供する。そうすることで、セキュリティで管理された会員間のビジネス情報や技術情報の交換が可能である。
ユーザによりサブメニュー「9.診断システム情報」が選択され、図9に示される「診断システム情報確認」の画面の実行を選択すると、診断サービスシステム側からユーザに対して通知される診断サービスシステム情報を確認することができる。診断サービスシステム情報としては、例えば、(バグ情報を含む)重要な障害情報、リコール情報、診断サービスシステム1のバージョンアップ情報等がある。
例えば、診断サービスシステム自体にリコールを必要とする重要障害が発生した場合、サービスセンタあるいは、サービスセンタ管理は、リコール情報を発信することができる。これにより、ユーザは、発信されるリコール情報をいち早く参照することができる。また、診断サービスシステムのバージョンアップ等の連絡も確認することができる。なお、診断サービスシステム情報の通知方法として、診断サービスシステム情報の緊急度に応じて、事前に登録されたユーザの携帯電話(又はスマートフォン等)に対してプッシュ方式でメールすることもできる。
図13は、診断サービスシステム1からの回答に対するユーザの評価を入力するための「評価情報入力画面」である。このように、ユーザからの入力情報に基づいて、回答者のレベルアップや、ナレッジシステムの追加学習を実施することが可能となる。
以上、診断サービスシステムメニューについて説明した。
次にユーザがサブメニュー「2.故障診断システム」を選択した場合と、サブメニュー「3.ナレッジ診断システム」を選択した場合の診断サービスシステム1の処理フローについて、図14、図15を参照しながら説明する。
図14に示すように、ステップS210で工作機械のアラームが発生した場合、工場監視システム100-1において、ステップS211でユーザにより「3.ナレッジ診断システム」が選択される。
サービスセンタ管理装置401は「3.ナレッジ診断システム」が選択されると、ステップS212において、ユーザからの入力に基づいてナレッジシステム408は、診断を開始する。ステップ213で、ナレッジシステム408は、診断を終了すると、診断結果をユーザに対して送信する。ステップS214で、ユーザはナレッジ診断システムによる診断結果を取得する。
図15に示すように、ステップS310で工作機械のアラームが発生した場合、ステップS311でユーザにより故障診断システムが選択され、問診票が入力されると、ステップS312で最適なサービスセンタが選択され、ステップS313で選択されたサービスセンタにより最適な回答者が属するサービス端末が選択される。ステップS314において選択されたサービス端末の回答者は例えば「3.ナレッジ診断システム」を用いて診断を行い、ステップS315で工場監視システム100-1に診断結果を送信し、工場監視システム100-1はステップ316で診断結果を受信する。
次に、サービス端末700の構成と、サービスセンタ側のオペレータ等を含む、ユーザから故障申告を受け付けた場合に、当該故障を診断する回答者が、機械の故障診断を行う場合の端末操作とについて図16~図24を用いてさらに、説明する。
なお、サービスセンタ管理装置401(又はサービスセンタ)にWebサーバを、サービス端末700にWebブラウザを備えることで、図17~図23の画面を表示制御するように構成してもよい。
また回答者は処理済検索キーを選択することで過去に処理した故障診断依頼(問い合わせ内容)も検索できる。
回答者が一覧表示された故障診断依頼(問い合わせ内容)から、あるユーザからの故障診断依頼を選択すると、図17に示すように当該ユーザからの故障診断依頼の画面が表示される。
回答者により「診断開始」ボタンが選択されると、図17に示す「診断依頼メニュー」の画面が表示され、診断のために利用する機能を選択し、実行キーを選択する。図17に示す診断依頼メニューの画面では、診断のために利用する機能として、履歴検索、キーワード検索、ナレッジ検索、センサ情報、部品情報、フィールドサービスマン情報が選択されている。そうすることで、回答者は、これらの機能を利用して、故障診断を行うことができる。なお、回答者は図9に示した「診断サービスシステムメニュー」を用いることもできる。
キーワード作成は、
1) 機械のマニュアルに記載されているインデックスと同一の文字列
2) 連続した漢字
3) 連続した数字
等で行う。本事例では「工具摩耗」、「刃先」等がキーワードとなる。事例は、解決し、回答したものだけが選択される。これは、あとで自動応答に対応するためである。なお、ナレッジ検索はナレッジシステム408を用いて行うことができる。
図21において照会される機械は、例えば図24に示すような主軸部にセンサが取り付けられて出荷されている。図24は主軸部にセンサが取り付けられた工作機械を示す説明図である。図24において、主軸機構4001には振動センサ4002が取り付けられ、加速度と振幅とが測定される。工具(刃物)4004は工具クランパ4003を介して主軸機構4001に取り付けられている。工具(刃物)4004でワーク4005が加工される。
また、後述するように、回答者は、定期予防保守履歴分析の結果、予防保守として、部品の交換及び部品を交換するためのフィールドエンジニアの派遣を推奨する場合には、サービス端末から部品発送センタ500、工場データサーバ406から部品の在庫状況を確認し、また人員派遣センタ501、フィールドサービスマン位置情報システム407から、最も早く到着可能な当該故障のカテゴリに適したフィールドサービスマンを特定し、ユーザに対して、予防保守の実施スケジュールを含めて、推奨することができる。
なお、質問者(ユーザ)からの故障申告ルートが、メール又は問い合わせIP電話の場合、回答者は、質問者(ユーザ)に対して、メール、又はIP電話で通知することができる。
le Integrated circuit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、ゲートアレイ、FPGA(Field Programmable Gate Array)等の集積回路(IC)で構成することができる。
また、診断サービスシステム1に含まれる各種サーバの備える各機能を、適宜1つ又は複数のサーバ上で実行する構成としてもよい。また、クラウド上で仮想サーバ機能等を利用して、診断サービスシステム1に含まれる各種サーバの備える各機能を実現してもよい。
また、それぞれの機械から送信されるデータからそれぞれ共通の事象を見出し、過去の履歴データと現在の状態データを総合的に判断して、それぞれの機械の状況を短時間に診断することができる。
また、ユーザは、機械番号に基づいて、当該機械の過去の履歴データ、及び当該機械の現在の機械状態等を取得し、ナレッジ診断により、当該機械の異常発生の可能性を診断させるとともに、予防保守に係る情報を取得することができる。そうすることで、本実施形態の診断サービスシステム1は、ユーザに代わって、24時間、機械の現在の状態データをリアルタイムに監視し、的確な状況診断及び必要に応じて予防保守を推奨することができる。
本実施形態では、サービスセンタ管理装置401が、診断サービスを提供する構成を例示したが、これに限られない。例えば、工場監視システム100において、当該工場に設置されている機械に関する診断サービス機能を有するようにしてもよい。
本実施形態では、診断サービスシステムの備える、ナレッジ診断システム、保守検索履歴、定期保守履歴等の各システムは、サービスセンタ管理装置401と接続される工場データサーバ406にアクセスして機械に関する履歴データを照会したが、これに限られない。ユーザが上位システム(サービスセンタ管理装置401、顧客用サービスサーバ402、マニュアルサーバ403、SNS404、セールスデータサーバ405、工場データサーバ406、又はナレッジシステム408等)を利用した場合、その時点での対象となる機械の履歴データ及び現在の状態データを工場監視システム100からサービスセンタ管理装置401に送信するようにしてもよい。そうすることで、上位システムは、工場監視システム100から取得される、その時点での対象となる機械の履歴データ及び現在の状態データに基づいて、診断サービスを実行することができる。
さらに、上位システム(サービスセンタ管理装置401、顧客用サービスサーバ402、マニュアルサーバ403、SNS404、セールスデータサーバ405、工場データサーバ406、又はナレッジシステム408等)は、サービスセンタ管理装置401を介して(より具体的には、例えばサービスセンタ管理装置401をゲートウェイとして)工場監視システム100と通信可能とするようにしてもよい。そうすることで、例えば、サービスセンタ管理装置401は、工場監視システム100においてアクセス許可されるデータのみを上位システムに送信するようにデータの機密を保持することが可能となる。
104 問い合わせメール
105 問い合わせIP電話
200-1、200-2、・・・、200-n 機械
300 セキュリティ共有ネットワーク
401 サービスセンタ管理装置
402 顧客用サービスサーバ
403 マニュアルサーバ
404 SNS
405 セールスデータサーバ
406 工場データサーバ
407 フィールドサービスマン位置情報システム
408 ナレッジシステム
409 障害ノウハウデータベース
500 部品発送センタ
501 人員派遣センタ
600-1、600-2、・・・、600-n サービスセンタ
601 サービスコントロール
700-1、700-2、・・・、700-n サービス端末
Claims (5)
- 時刻情報を含む、少なくとも1つの機械に関するデータを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部により取得した各機械に関するデータを各機械の識別情報とともに記憶部に記憶する記憶管理部と、
を含む、工場監視システムを備え、
少なくとも、前記機械に関する障害発生の状況において発せられるアラームの履歴データを含む過去のアラーム履歴データと障害発生との相関関係を学習して学習モデルを作成し、当該学習モデルに基づいて前記機械に関する現在のデータを診断して、前記機械の障害発生の可能性を予測するとともに、前記機械に関する予防保守情報を提供する診断サービスシステム。 - 前記機械に関するデータは、前記機械の備えるバッテリに係るアラームデータ、及び前記アラームデータのリセットデータを含む、請求項1に記載の診断サービスシステム。
- 前記機械に関するデータは、前記機械の備えるファンモータに係るアラームデータ、及び前記アラームデータの消滅データを含む、請求項1又は請求項2に記載の診断サービスシステム。
- 前記機械に関するデータは、前記機械の備えるサーボモータ制御に係る稼働データ、及び前記サーボモータ制御に係るアラームデータを含む、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の診断サービスシステム。
- 記憶部を有する1つ以上のコンピュータにより、
時刻情報を含む、少なくとも1つの機械に関するデータを取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップにより取得した各機械に関するデータを各機械の識別情報とともに前記記憶部に記憶する記憶管理ステップと、
少なくとも、前記機械に関する障害発生の状況において発せられるアラームの履歴データを含む過去のアラーム履歴データと障害発生との相関関係を学習して学習モデルを作成し、当該学習モデルに基づいて前記機械に関する現在のデータを診断して、前記機械の障害発生の可能性を予測するとともに、前記機械に関する予防保守情報を提供する診断ステップと、を備える診断方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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