JP7254846B2 - Diagnostic device, diagnostic method, and diagnostic program - Google Patents
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本発明は、診断装置、診断方法、及び診断プログラムに関する。 The present invention relates to a diagnostic device, diagnostic method, and diagnostic program.
近年、各種装置類の経年変化を診断する技術が普及している(例えば、特許文献1を参照)。
In recent years, techniques for diagnosing aging of various devices have become widespread (see
装置の診断方法の一例として、例えば、設備の保守作業の前後における振動レベルの変化等を比較し、保守作業が適正に行われたことを確認することがある。このような診断方法では、例えば、保守作業の開始前後における仮設または本設の振動センサーの振動データを採取し、解析が行われる。しかし、一般的には、作業者が目視で確認したセンサーの指示値を記録し、保守作業の前後で有意な変動が無いか、或いは、指示値が基準値内に収まっているかの確認に留まっているのが現状であり、データを詳しく解析しないと把握できない変化を容易に捉えることはできていない。特に、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備では、工程間で指示値が異なることが多く、また、次工程における指示値が前工程における状態に応じて異なることも日常的である。 As an example of a method for diagnosing an apparatus, for example, it is possible to compare changes in vibration levels before and after maintenance work of equipment, and to confirm that the maintenance work has been properly performed. In such a diagnostic method, for example, vibration data of a temporary or permanent vibration sensor before and after maintenance work is started is collected and analyzed. However, in general, the operator simply records the indicated values of the sensors visually confirmed and confirms whether there are significant fluctuations before and after the maintenance work, or whether the indicated values are within the reference values. It is not possible to easily grasp changes that cannot be grasped without detailed analysis of the data. In particular, in equipment where there are multiple processes in one operation cycle, the indicated values often differ between the processes, and it is common that the indicated values in the next process differ according to the state in the previous process.
そこで、本発明は、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備であっても、設備の状態を示す時系列データを運転サイクル毎に容易に比較可能にすることを解決課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to enable easy comparison of time-series data indicating the state of equipment for each operation cycle even for equipment in which a plurality of processes exist in one operation cycle.
上記課題を解決するため、本発明では、特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を示す代表値の大きさ順に採番したグループナンバーを各単位期間のデータに付与し、当該グループナンバーを、各単位期間の時系列順にプロットしたものを、複数の運転サイクル分について重ねて示すグラフの画面を出力することにした。 In order to solve the above problems, in the present invention, group numbers assigned in order of magnitude of a representative value indicating the relative relationship of data in each unit period to data in all periods in a specific operation cycle are assigned to data in each unit period. , and the group numbers plotted in chronological order for each unit period are output on the screen of a graph that is superimposed for a plurality of operation cycles.
詳細には、本発明は、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備の状態を診断する診断装置であって、設備の状態を示す複数のセンサーの時系列データが記憶される記憶部と、時系列データから設備の状態変化を判定する処理部と、を備え、処理部は、時系列データのうち特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータを単位期間毎に分割し、特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を示す代表値を各単位期間について算出する算出処理と、代表値の大きさ順に採番したグループナンバーを各単位期間のデータに付与するグルーピング処理と、各単位期間のデータに各々付与したグループナンバーを、各単位期間の時系列順にプロットしたものを、複数の運転サイクル分について重ねて示すグラフの画面を出力する出力処理と、を実行する。 Specifically, the present invention is a diagnostic device for diagnosing the state of a facility having a plurality of processes in one operation cycle, comprising: a storage unit for storing time-series data of a plurality of sensors indicating the state of the facility; and a processing unit that determines a state change of the equipment from the time-series data, and the processing unit divides data from the start to the end of a specific operation cycle out of the time-series data into unit periods, and specifies A calculation process that calculates for each unit period the representative value that indicates the relative relationship of the data for each unit period with respect to the data for the entire period in the operation cycle, and the group number assigned in order of the magnitude of the representative value for each unit period. Grouping process to be assigned to data, and output process to output a screen of a graph showing the group numbers assigned to the data of each unit period, plotted in chronological order of each unit period, overlaid for multiple operation cycles. and run
ここで、グループナンバーとは、各単位期間のデータに付与するグループ名であり、数字に限定されるものではないが、例えば、グラフの縦軸に設定しやすい数字の方が好適で
ある。
Here, the group number is a group name given to the data of each unit period, and is not limited to numbers, but numbers that can be easily set on the vertical axis of the graph, for example, are preferable.
上記の診断装置であれば、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備について、特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータと、他の運転サイクルの開始から終了までの間のデータとの相対的な単位期間毎の関係を、グラフで容易に把握することが可能となる。よって、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備であっても、設備の状態変化を容易に把握することが可能となる。 With the above diagnostic device, data from the start to the end of a specific operation cycle and data from the start to the end of another operation cycle for equipment that has multiple processes in one operation cycle It is possible to easily grasp the relationship for each unit period relative to . Therefore, even if the facility has a plurality of processes in one operation cycle, it is possible to easily grasp the state change of the facility.
なお、処理部は、算出処理において、各単位期間のデータのばらつき度合いの大きさを表す標準化値を二乗し、複数のセンサー分を積算した値を代表値として各単位期間について算出するものであってもよい。この場合、処理部は、各単位期間のデータを所定個数に分割して個別に算出した最大値と最小値との差分について、単位期間毎の平均値Δと、特定の運転サイクルにおける全ての平均値μ及び標準偏差σを算出し、平均値Δと平均値μと標準偏差σを使って標準化値を算出してもよい。 In the calculation process, the processing unit squares the standardized value representing the degree of variation in data for each unit period, and calculates for each unit period the value obtained by accumulating the values for a plurality of sensors as a representative value. may In this case, the processing unit divides the data of each unit period into a predetermined number and calculates the difference between the maximum value and the minimum value individually calculated. A value μ and a standard deviation σ may be calculated, and a standardized value may be calculated using the average value Δ, the average value μ and the standard deviation σ.
これによれば、特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を表したものを代表値として算出することが可能となる。なお、標準化値とは、基準値に対するばらつき度合いを示す値であり、例えば、基準とする期間における振動レベルに対する、比較対象の期間における振動レベルのばらつき度合いや、その他各種の物理量のばらつき度合いに適用することができる。 According to this, it is possible to calculate a representative value representing the relative relationship of the data of each unit period with respect to the data of the entire period in a specific driving cycle. The standardized value is a value that indicates the degree of variation with respect to a reference value. can do.
また、処理部は、グルーピング処理において、各単位期間のうち特定の単位期間のデータのばらつきの大小の差分の最小値と最大値の範囲と、他の特定の単位期間のデータのばらつきの大小の差分の最小値と最大値の範囲とが重なるもの同士の代表値同士については同一レベルのものとみなし、両単位期間の各データに同一のグループナンバーを付与してもよい。これによれば、データ同士を、実用上支障ない程度のグループ数にグルーピングすることが可能である。 In addition, in the grouping process, the processing unit determines the range of the minimum value and the maximum value of the difference in the magnitude of the data variation in a specific unit period among the unit periods, and the range of the difference in the magnitude of the data variation in the other specific unit period. The representative values in which the ranges of the minimum value and the maximum value of the difference overlap may be regarded as having the same level, and the same group number may be given to each data of both unit periods. According to this, it is possible to group the data into the number of groups that does not hinder practical use.
また、センサーは、振動センサーであり、時系列データは、設備の振動レベルのデータであってもよい。稼働中の設備が発する振動は、通常、連続的である。よって、上記診断装置を振動センサーのデータで用いれば、設備の状態変化の把握に好適である。 Also, the sensor may be a vibration sensor, and the time-series data may be data on the vibration level of the facility. Vibrations emitted by operating equipment are usually continuous. Therefore, if the above diagnosis device is used with the data of the vibration sensor, it is suitable for grasping the state change of the equipment.
また、本発明は、方法の側面から捉えることもできる。本発明は、例えば、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備の状態を診断する診断方法であって、コンピュータが、設備の状態を示す複数のセンサーの時系列データのうち特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータを単位期間毎に分割し、特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を示す代表値を各単位期間について算出する算出処理と、代表値の大きさ順に採番したグループナンバーを各単位期間のデータに付与するグルーピング処理と、各単位期間のデータに各々付与したグループナンバーを、各単位期間の時系列順にプロットしたものを、複数の運転サイクル分について重ねて示すグラフの画面を出力する出力処理と、を実行するものであってもよい。 The present invention can also be viewed from a method aspect. The present invention is, for example, a diagnostic method for diagnosing the state of equipment having a plurality of processes in one operation cycle, in which a computer detects a specific operation cycle out of time-series data of a plurality of sensors indicating the state of the equipment. A calculation process that divides the data from the start to the end of each unit period into units, and calculates for each unit period a representative value that indicates the relative relationship of the data for each unit period to the data for the entire period in a specific operation cycle. A grouping process in which a group number assigned in order of representative value is assigned to the data of each unit period, and a plot of the group numbers assigned to the data of each unit period in chronological order of each unit period. , and an output process of outputting a screen of graphs superimposed for a plurality of operation cycles.
また、本発明は、プログラムの側面から捉えることもできる。本発明は、例えば、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備の状態を診断する診断プログラムであって、コンピュータに、設備の状態を示す複数のセンサーの時系列データのうち特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータを単位期間毎に分割し、特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を示す代表値を各単位期間について算出する算出処理と、代表値の大きさ順に採番したグループナンバーを各単位期間のデータに付与するグルーピング処理と、各単位期間のデータに各々付与したグループナンバーを、各単位期間の時系列順にプロットしたものを、複数の運転サイクル分につい
て重ねて示すグラフの画面を出力する出力処理と、を実行させるものであってもよい。
Moreover, the present invention can also be understood from the aspect of a program. The present invention is, for example, a diagnostic program for diagnosing the state of a facility in which a plurality of processes exist in one operation cycle, wherein a computer is provided with time-series data of a plurality of sensors indicating the state of the facility. A calculation process that divides the data from the start to the end of each unit period into units, and calculates for each unit period a representative value that indicates the relative relationship of the data for each unit period to the data for the entire period in a specific operation cycle. A grouping process in which a group number assigned in order of representative value is assigned to the data of each unit period, and a plot of the group numbers assigned to the data of each unit period in chronological order of each unit period. , and an output process of outputting a screen of graphs superimposed for a plurality of operation cycles.
上記の診断装置、診断方法、及び診断プログラムであれば、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備であっても、設備の状態を示す時系列データを運転サイクル毎に容易に比較可能となる。 With the diagnostic device, diagnostic method, and diagnostic program described above, it is possible to easily compare the time-series data indicating the state of the facility for each operation cycle even if the facility has multiple processes in one operation cycle. Become.
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。 Embodiments will be described below. The embodiments shown below are merely examples, and do not limit the technical scope of the present disclosure to the following aspects.
<ハードウェア構成>
図1は、実施形態に係る診断システム1のシステム構成の一例を示した図である。診断システム1は、施設4に設置されている設備5を診断するシステムである。診断システム1は、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備5を対象とするシステムであり、複数の工程によって構成される1つの運転サイクルにおける開始から終了までの間に設備5が発する振動のレベルを、各運転サイクル間で比較可能にする。診断システム1は、例えば、設備5の定期的な保守作業の前後における比較、試運転の時と本運転の時との比較、その他各種のタイミングにおける振動の相対的な状態変化に適用可能である。よって、診断システム1は、設備5に取り付けられた仮設又は本設の振動センサー6で設備5の振動に関するデータを取得し、当該データを解析して設備5の診断を行う。診断システム1が診断する施設4の設備5としては、稼働時に振動を発生し得る様々なものが挙げられる。このような設備5としては、例えば、医薬品や工業製品の生産設備、発電設備、輸送機械、その他各種のものが挙げられる。
<Hardware configuration>
設備5の振動を検出する振動センサー6は、有線または無線でデータを送信する。振動センサー6から送信されるデータは、施設4に設置されるコンピュータ等を経由してクラウド3へアップロードされる。コンピュータ2(本願でいう「診断装置」の一例である)は、クラウド3へアップロードされたデータを解析し、設備5の異常検知等を行う。コンピュータ2は、CPU21、メモリ22、ストレージ23、通信インターフェース24を有する電子計算機であり、ストレージ23から読み出されてメモリ22に展開されたコンピュータプログラムを実行することにより、後述する各種の処理を実行する。コンピュータ2は、施設4から遠隔の地に設置されるものであってもよいし、或いは、施設4に設置されるものであってもよい。
A
コンピュータ2は、コンピュータプログラムを実行すると、以下の処理を実現する。図2は、コンピュータ2が実現する処理フローの一例を示した図である。コンピュータ2は、コンピュータプログラムを実行すると、図2に示すステップS101からステップS112までの一連の処理フローを実現する。以下、コンピュータ2が実現する処理フローを説明する。
The
コンピュータ2は、まず、クラウド3にアップロードされた振動データの取得を行う(S101)。すなわち、コンピュータ2は、振動センサー6で計測された振動データをメモリ22に記憶する。振動データとは、振動に関する物理量のデータであり、例えば、振幅の大きさといった各種の振動レベルが挙げられる。メモリ22に記憶される振動データは、コンピュータ2の作動中に逐次蓄積されるリアルタイムのデータであってもよい。振動データは、クラウド3にアップロードされたものではなく、振動センサー6からコンピュータ2へ直接送信されてもよい。
The
次に、コンピュータ2は、振動データの中から基準とする特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータを抽出し、抽出した当該振動データを所定の個数に分割する(S102)。図3は、特定の運転サイクルにおける振動データの処理内容を解説した図である。振動データの中から何れの期間のデータを抽出するかは、様々であるが、例えば、定期的な保守作業の前後における比較を行う場合であれば、保守作業を開始する前に実行された運転サイクルにおける開始から終了までの振動データや、保守作業を完了した後に最初に実行された運転サイクルにおける開始から終了までの振動データを、基準とする運転サイクルの振動データとして抽出するのが好適である。また、分割の個数は、コンピュータ2の計算能力や診断精度に応じて適宜決定可能であるが、ここでは特定の運転サイクルにおける振動データを、振動データT1~Tnのn個に分割した場合を例に説明する。各振動データT1~Tnに対応する時間軸の期間を、以下、「単位期間」という。
Next, the
更に、コンピュータ2は、各振動データT1~Tnをそれぞれ更に所定の個数に分割する。分割の個数は、上記と同様、コンピュータ2の計算能力や診断精度に応じて適宜決定可能であるが、ここでは各振動データT1~Tnをそれぞれ振動データS1~S5に5分割した場合を例に説明する。
Furthermore, the
次に、コンピュータ2は、分割した5つの振動データS1~S5のそれぞれについて、最大値から最小値を差し引いた差分を算出する(S103)。5つの振動データS1~S5のそれぞれの差分を、以下、差分Δ1~Δ5とする。コンピュータ2は、分割した各振動データの差分の算出を、例えば、全てのセンサーのデータについて行う。一般的な振動センサーであれば、通常、XYZの3軸のそれぞれの振動データを出力する。よって、このように3軸のそれぞれの振動を振動センサー6が出力する場合であれば、コンピュータ2は、1つの振動センサー6に対応する3つのそれぞれの振動データについて、分割した各振動データの差分の算出を行う。振動センサー6はこのように3つの振動データを出力するが、説明の便宜上、振動センサー6が検出する3軸のうちの1つの出力を意味する場合に、以下、「センサーの出力」或いは「振動因子」と呼ぶ場合がある。
Next, the
次に、コンピュータ2は、差分Δ1~Δ5の平均値Δを算出する(S104)。平均値Δは、全ての振動データT1~Tnについて行う。よって、以下、振動データT1~Tnのうちの何れかの平均値Δを意味する場合は、対応する符号T1~Tnを付して説明する(例えば、振動データT1の平均値Δであれば「平均値ΔT1」)。コンピュータ2は、以下の式に基づいて平均値Δを算出する。
次に、データを抽出した特定の運転サイクルにおける全期間の振動データの平均値μ及び標準偏差σを算出する(S105)。データを抽出した特定の運転サイクルにおける全期間の振動データの平均値μ及び標準偏差σは、以下の式に基づいて算出する。すなわち、平均値μは、各振動データT1~Tnのそれぞれに対応する5つの振動データS1~S5の差分Δ1~5の全て(5×n個)の平均値である。
次に、各振動データT1~Tnの標準化値Θを算出する(S106)。標準化値Θは、振動データT1~Tnのそれぞれについて算出されるので、以下、特定の標準化値Θを意味する場合は、対応する符号T1~Tnを付して説明する(例えば、振動データT1の標準化値Θであれば「標準化値ΘT1」)。標準化値Θは、データを抽出した特定の運転サイクルにおける全期間の振動データの平均値μ及び標準偏差σを用いて、各振動データT1~Tnの平均値Δを標準化して算出する。よって、コンピュータ2は、以下の式に基づいて標準化値Θを算出する。
次に、各振動データT1~Tnについて、振動の状態を定量的に表す代表値Pを算出する(S107)。標準化値Θは、正と負の両方が混在する。そこで、代表値Pは、標準化値Θを二乗し、全振動因子(全センサー)分について積分した値とする。具体的には、以下の式に基づいて各単位期間の代表値Pを算出する。
振動センサー6は、上述したように、通常、X軸とY軸とZ軸の3つの振動データを出力する。よって、上記の式において、振動センサー6が3つの場合にはセンサー数Mが9(3×3)となる。また、周期ナンバーは、振動データT1~Tnに対応する1~nのナンバーである。
The
次に、コンピュータ2は、n個の代表値Pを、昇順にソート(並び替え)する(S108)。そして、代表値Pの並び順にグループナンバーを採番する(S109)。n個の代
表値Pのうち、値の大きさが同一レベルのものについては同一のグループナンバーを採番する。図4は、代表値Pのソート及びグループナンバーの付与を解説した図である。コンピュータ2は、図4(A)に示すようにステップS107で代表値Pを算出すると、図4(B)に示すようにステップS108で代表値Pを昇順にソートする。そして、コンピュータ2は、図4(C)に示すように、n個の代表値Pのうち値の大きさが同一レベルのものを仕分けるレベル判定を行う。そして、コンピュータ2は、図4(D)に示すように、同一レベルのものについては同一のグループナンバーを採番する。図4では、代表値P33,P34,P21の3つについては値の大きさが同一レベルと判定され、同一のグループナンバーである「Gr1」が付与された例を示している。代表値Pの値の大きさが互いに同一レベルであるか否かの判定は、以下の考え方に基づいて行われる。
Next, the
図5は、各センサーが検出する振動レベルの大きさと発生頻度との相関関係を例示した図である。図5の各グラフは、横軸が振動レベルの大きさを表し、縦軸が発生頻度を表す。図5において(A)に示すグラフは、2つのセンサーがそれぞれ検出する振動レベルの大きさに明確な差異がある場合を例示している。また、図5において(B)に示すグラフは、2つのセンサーがそれぞれ検出する振動レベルの大きさが比較的近似している場合を例示している。2つのセンサーがそれぞれ検出する振動レベルの大きさに明確な差異がある場合、図5(A)に示すように、各センサーで計測する振動データの相対的な大小関係は明確に区別できる。一方、2つのセンサーがそれぞれ検出する振動レベルの大きさが比較的近似している場合、図5(B)に示すように、各センサーで計測する振動データの相対的な大小関係は明確に区別できないことがある。そこで、代表値Pの値の大きさが互いに同一レベルであるか否かの判定は、基本的に以下のようにして行われる。 FIG. 5 is a diagram illustrating the correlation between the magnitude of the vibration level detected by each sensor and the frequency of occurrence. In each graph of FIG. 5, the horizontal axis represents the magnitude of the vibration level, and the vertical axis represents the frequency of occurrence. The graph shown in (A) in FIG. 5 illustrates a case where there is a clear difference between the magnitudes of the vibration levels detected by the two sensors. Graph (B) in FIG. 5 illustrates a case where the magnitudes of the vibration levels detected by the two sensors are relatively similar. When there is a clear difference between the vibration levels detected by the two sensors, the relative magnitude relationship between the vibration data measured by each sensor can be clearly distinguished as shown in FIG. 5(A). On the other hand, when the magnitudes of the vibration levels detected by the two sensors are relatively similar, as shown in Fig. 5(B), the relative magnitudes of the vibration data measured by each sensor are clearly distinguishable. Sometimes I can't. Therefore, the determination as to whether or not the magnitudes of the representative values P are at the same level is basically performed as follows.
すなわち、図5の(A)で示したケース1の場合においては、センサーAの振動レベルとセンサーBの振動レベルとの相関関係は、明確にAの方がBより小さい(A<B)と言える。よって、本実施形態では、振動レベルの大小関係が明確なケース1については、センサーAとセンサーBは別グループとして定義する。また、図5の(B)で示したケース2の場合においては、センサーAの振動レベルとセンサーBの振動レベルとの相関関係は、AがB以下(A≦B)の場合であったり、AがB以上(A≧B)であったりすると言える。よって、本実施形態では、振動レベルの大小関係が明確でないケース2については、センサーAとセンサーBは同グループとして定義する。
That is, in
図6は、センサーの振動レベルの相関関係の考え方を解説した図である。図6のグラフで横軸は振動レベルの大きさを表し、縦軸が発生頻度を表す。特定のセンサーが出力する振動レベルの発生頻度は、基本的に平均値μを頂点とする正規分布に従う。図6のグラフに示す振動レベルPH1,PL1は、滅多に発生しないデータ(レアケースの値)である。また、図6のグラフに示す振動レベルPH2,PL2は、異常なデータ(外れ値)である。そして、平均値μから標準偏差σの2倍(μ±2σ)を超える確率は4.5%なので、比較する2つのセンサーの振動レベルの大小関係が逆転する確率は約0.05%(2.25%×2.25%)となり、極めて低い確率である。そこで、本実施形態では、特定のセンサーの振動レベルにおけるμ+2σの値が、他のセンサーの振動レベルにおけるμ-2σの値よりも小さければ、原則的に、両センサーを別グループとして取り扱う。 FIG. 6 is a diagram explaining the idea of the correlation between the vibration levels of the sensors. In the graph of FIG. 6, the horizontal axis represents the magnitude of the vibration level, and the vertical axis represents the frequency of occurrence. The frequency of occurrence of the vibration level output by a specific sensor basically follows a normal distribution with the mean value μ as the apex. Vibration levels PH1 and PL1 shown in the graph of FIG. 6 are data that rarely occur (rare case values). Vibration levels PH2 and PL2 shown in the graph of FIG. 6 are abnormal data (outliers). Since the probability that the average value μ exceeds twice the standard deviation σ (μ±2σ) is 4.5%, the probability that the magnitude relationship of the vibration levels of the two sensors to be compared is reversed is about 0.05% (2 .25% x 2.25%), which is a very low probability. Therefore, in this embodiment, if the value of μ+2σ at the vibration level of a specific sensor is smaller than the value of μ−2σ at the vibration level of another sensor, both sensors are treated as separate groups in principle.
なお、閾値をどのように設定するかは、振動レベルのデータに応じて適宜変更可能である。例えば、±σの範囲の領域は68.3%であり、±2σの範囲の領域は95.5%であり、±3σの範囲の領域は99.7%であるから、センサー数や振動レベルのデータのばらつき度合い等に応じた適宜のものを、グループ分けの際の閾値として設定する。 It should be noted that how the threshold value is set can be appropriately changed according to the vibration level data. For example, the area of the range of ±σ is 68.3%, the area of the range of ±2σ is 95.5%, and the area of the range of ±3σ is 99.7%, so the number of sensors and the vibration level An appropriate threshold is set according to the degree of variation of the data, etc., as the threshold for grouping.
上記のような考え方の元、振動データを基にして算出される代表値Pの値の大きさが互いに同一レベルであるか否かの判定について、コンピュータ2は、具体的には以下のよう
な処理で実行する。
Based on the above concept, the
すなわち、コンピュータ2は、振動因子毎に、各振動データT1~TnについてステップS102で5つに分割して得た振動データS1~S5のそれぞれの最大値、最小値、平均値、標準偏差を使い、各振動データT1~Tnのばらつきの最小値を標準化したΘρ、最大値を標準化したΘηを算出する。ΘρとΘηの算出は、次のようにして行う。
That is, the
まず、振動データS1~S5のそれぞれの最大値、最小値、平均値、標準偏差を、順にη、ρ、Δ、sとする。そして、各振動データS1~S5について、振動データのばらつきの大小の差分の最小値Δρと最大値Δηを以下の式に基づいて決定する。なお、下記の式におけるsの係数は、設備5の特徴等に応じて予め適宜決定された値である。
次に、振動因子毎に、当該運転サイクルにおける全ての振動データS1~S5、すなわち、(5×3×n)個のΔの平均値μと、標準偏差σを算出する。そして、算出した平均値μ及び標準偏差σを使って、各単位期間のΔρを標準化したΘρと、各単位期間のΔηを標準化したΘηを算出する。具体的には、以下の式に基づいてΘρとΘηを算出する。
標準化値は、正と負の両方が混在し得る。そこで、代表値Pの算出と同様、算出したΘρとΘηをそれぞれ二乗して全振動因子(全センサー)分について積分した最小の代表値Pρ及び最大の代表値Pηを算出する。具体的には、以下の式に基づいて各単位期間の代表値Pρ、Pηを算出する。
そして、ステップS108で代表値Pの昇順にソートした後、各代表値Pに対応する代表値Pρと代表値Pηの範囲が互いに重なるもの同士の代表値Pについては同一レベルのものとみなすレベル判定を行い、ステップS109の処理、すなわち、グループナンバーを採番する処理を完了する。同一レベルのものであるか否かの判定の方法を示した式を、下記に示す。下記の式では、代表値Pを昇順にソートした結果、「P41<P53<P40<・・・」であったケースについて例示している。代表値PnのグループナンバーをGnとすると、以下の式に示す判定基準にしたがってグループナンバーを採番する。
すなわち、上記の式では、n個の代表値Pのうち最も値が小さい代表値P41のグループナンバーG41として「1」が設定される例が示されている。そして、代表値P41に対応するPη41が、代表値P41の次に大きい値である代表値P53に対応する代表値Pρ53より小さければ、代表値P53に対応する最小の代表値Pρ53と最大の代表値Pη53の範囲に、代表値P41に対応する最小の代表値Pρ41と最大の代表値Pη41の範囲が重なっていないことになるから、代表値P53は代表値P41と同一レベルではないとみなし、代表値P53のグループナンバーG53として「2」が設定される例が示されている。また、代表値P41に対応する最大の代表値Pη41が、代表値P41の次に大きい値である代表値P53に対応する最小の代表値Pρ53以上であれば、代表値P53に対応する最小の代表値Pρ53と最大の代表値Pη53の範囲に、代表値P41に対応する最小の代表値Pρ41と最大の代表値Pη41の範囲が重なっていることになるから、代表値P53は代表値P41と同一レベルであるとみなし、代表値P53のグループナンバーG53として、代表値P41のグループナンバーG41と同じ「1」が設定される例が示されている。 That is, the above formula shows an example in which "1" is set as the group number G41 of the representative value P41, which is the smallest among the n representative values P. Then, if Pη41 corresponding to the representative value P41 is smaller than the representative value Pρ53 corresponding to the representative value P53, which is the next largest value after the representative value P41, the minimum representative value Pρ53 and the maximum representative value corresponding to the representative value P53 Since the range of the minimum representative value Pρ41 and the maximum representative value Pη41 corresponding to the representative value P41 does not overlap with the range of Pη53, the representative value P53 is considered not to be at the same level as the representative value P41. An example is shown in which "2" is set as the group number G53 of P53. Further, if the maximum representative value Pη41 corresponding to the representative value P41 is equal to or greater than the minimum representative value Pρ53 corresponding to the representative value P53, which is the next largest value after the representative value P41, the minimum representative value Pρ53 corresponding to the representative value P53 Since the range of the minimum representative value Pρ41 and the maximum representative value Pη41 corresponding to the representative value P41 overlaps the range of the value Pρ53 and the maximum representative value Pη53, the representative value P53 is at the same level as the representative value P41. , and "1", which is the same as the group number G41 of the representative value P41, is set as the group number G53 of the representative value P53.
以上のような処理により、n個の代表値Pのそれぞれについて、グループナンバーの採番が完了する。 By the above processing, the numbering of the group number is completed for each of the n representative values P.
次に、コンピュータ2は、採番したグループナンバーを、各グループナンバーに対応する振動データの時系列順にソートする(S110)。そして、コンピュータ2は、横軸を時系列、縦軸をグループナンバーとするグラフを作成する(S111)。図7は、特定の運転サイクルにおけるグループナンバーのソートと、グラフの描画処理をイメージした図である。コンピュータ2がステップS110の処理を実行すると、例えば、図7に示されるように、振動データT1~Tnの単位期間それぞれに対応する形で、グループナンバーが時系列順にソートされる。よって、縦軸をグループナンバーとするグラフに、この時系列順にソートされたグループナンバーをプロットしていくと、図7に示されるように、ステップS109において採番されたグループナンバーを時系列で視覚的に表したグラフが完成する。以下、このグラフの折れ線が示すパターンを、ベースパターンという。
Next, the
コンピュータ2は、次に、基準とする運転サイクルの振動データの特徴を表したベースパターンと、比較対象の運転サイクルの振動データの特徴を表した比較対象パターンとの照合を行う。具体的には、コンピュータ2は、以下の処理を実行し、比較対象の運転サイクルの振動データを処理する(S112)。
The
すなわち、コンピュータ2は、まず、比較対象とする運転サイクルの振動データから代表値Pを算出する。算出方法は、上述したステップS102~S107の処理と同様である。次に、基準とする運転サイクルの振動データから算出した代表値Pと、比較対象とする運転サイクルの振動データから算出した代表値Pとを混合する。図8は、混合する処理をイメージで表した図である。次に、コンピュータ2は、混合した代表値Pについて、ステップS108~S109と同様の処理を行い、グループナンバーを採番する。そして、コンピュータ2は、採番したグループナンバーを、基準とする運転サイクルに対応するも
のと、比較対象とする運転サイクルに対応するものとに仕分ける。そして、コンピュータ2は、ステップS110と同様の処理を、仕分けたそれぞれのグループナンバーに対して行い、基準とする運転サイクルに対応するグループナンバーと、比較対象とする運転サイクルに対応するグループナンバーについて、各グループナンバーに対応する振動データの時系列順にソートする。そして、コンピュータ2は、ステップS111と同様に、横軸を時系列、縦軸をグループナンバーとするグラフを作成する。図9は、比較対象とする運転サイクルのグラフを、ベースパターンと比較可能なように示したグラフである。
That is, the
図9のグラフでは、基準とする特定の運転サイクルを示すベースパターンのグラフの他に、比較対象として4つの運転サイクルのグラフが示されている。図9のグラフにおいて、縦軸が示すグループナンバーは、振動レベルの大小とは無関係である。振動値の大小の差分の平均値からのずれが大きい程、グラフ線が示すばらつきが大きくなる。図9に示す例では、5つのグラフ線を見比べることにより、各運転サイクルの開始初期段階においては、振動値の大小の差分の平均値からのずれが大きいことが判る。設備5が、例えば、運転サイクルの開始初期段階において、真空槽内を真空ポンプで真空引きするような工程を有する場合、真空ポンプの吸い込み側にある弁開度や、真空槽の開閉部分の密閉度合い等に応じて、真空ポンプが発する振動レベルが変化する。よって、設備5がこのような場合、各運転サイクルの開始初期段階において、図9に示すように、振動値の大小の差分の平均値からのずれが大きくなることがある。
The graph of FIG. 9 shows graphs of four operation cycles for comparison, in addition to a graph of a base pattern showing a specific operation cycle as a reference. In the graph of FIG. 9, the group number indicated by the vertical axis is irrelevant to the magnitude of the vibration level. The greater the deviation from the average value of the difference between the magnitudes of the vibration values, the greater the variation indicated by the graph line. In the example shown in FIG. 9, by comparing the five graph lines, it can be seen that the deviation from the average value of the difference between the magnitudes of the vibration values is large in the initial stage of starting each operation cycle. For example, when the
本実施形態のコンピュータ2は、このように、振動値の大小の差分の平均値からのずれを視覚的に把握可能なグラフの画面を出力する。よって、診断システム1であれば、1つの運転サイクルに複数の工程が存在する設備5であっても、1つの運転サイクルにおける開始から終了までの間に設備5が発する振動のレベルを、各運転サイクル間で比較することが可能である。したがって、設備5の管理者は、設備5の調査やメンテナンスの要否等を判断する際の参考に当該グラフを用いることが可能である。
The
なお、本実施形態では、振動データの場合を例に説明したが、振動以外の様々な計測データに適用することも可能である。 In this embodiment, the case of vibration data has been described as an example, but it is also possible to apply to various measurement data other than vibration.
<コンピュータが読み取り可能な記録媒体>
コンピュータその他の機械、装置(以下、コンピュータ等)に上記いずれかの機能を実現させるプログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行させることにより、その機能を提供させることができる。
<Computer-readable recording medium>
A program that causes a computer or other machine or device (hereinafter referred to as a computer or the like) to implement any of the functions described above can be recorded in a computer-readable recording medium. By causing a computer or the like to read and execute the program of this recording medium, the function can be provided.
ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R/W、DVD、ブルーレイディスク(ブルーレイは登録商標)、DAT、8mmテープ、フラッシュメモリなどのメモリカード等がある。また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやROM(リードオンリーメモリ)等がある。 Here, a computer-readable recording medium is a recording medium that stores information such as data and programs by electrical, magnetic, optical, mechanical, or chemical action and can be read by a computer, etc. Say. Examples of such recording media that can be removed from a computer or the like include flexible discs, magneto-optical discs, CD-ROMs, CD-R/Ws, DVDs, Blu-ray discs (Blu-ray is a registered trademark), DAT, and 8mm tapes. , memory cards such as flash memory. In addition, there are a hard disk, a ROM (read only memory), and the like as a recording medium fixed to a computer or the like.
1・・診断システム
2・・コンピュータ
3・・クラウド
4・・施設
5・・設備
6・・振動センサー
21・・CPU
22・・メモリ
23・・ストレージ
24・・通信インターフェース
1...
22
Claims (7)
前記設備の状態を示す複数のセンサーの時系列データが記憶される記憶部と、
前記時系列データから前記設備の状態変化を判定する処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記時系列データのうち特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータを単位期間毎に分割し、前記特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を示す代表値を前記各単位期間について算出する算出処理と、
前記代表値の大きさ順に採番したグループナンバーを前記各単位期間のデータに付与するグルーピング処理と、
前記各単位期間のデータに各々付与したグループナンバーを、前記各単位期間の時系列順にプロットしたものを、複数の運転サイクル分について重ねて示すグラフの画面を出力する出力処理と、を実行する、
診断装置。 A diagnostic device for diagnosing the state of equipment in which a plurality of processes exist in one operation cycle,
a storage unit that stores time-series data of a plurality of sensors indicating the state of the equipment;
a processing unit that determines a state change of the equipment from the time-series data,
The processing unit is
The data from the start to the end of a specific operation cycle in the time-series data is divided into unit periods, and the relative relationship of the data of each unit period to the data of the entire period in the specific operation cycle is shown. a calculation process of calculating a representative value for each unit period;
A grouping process of assigning a group number numbered in order of magnitude of the representative value to the data of each unit period;
an output process of outputting a screen of a graph showing the group numbers assigned to the data of each unit period, plotted in chronological order of each unit period, overlaid for a plurality of operation cycles;
diagnostic equipment.
請求項1に記載の診断装置。 In the calculation process, the processing unit squares a standardized value representing the degree of variation in data in each unit period, and calculates for each unit period the value obtained by integrating the values for the plurality of sensors as the representative value. do,
A diagnostic device according to claim 1 .
請求項2に記載の診断装置。 The processing unit divides the data of each unit period into a predetermined number and calculates the difference between the maximum value and the minimum value individually calculated, the average value Δ for each unit period, and all the values in the specific operation cycle Calculate the mean μ and standard deviation σ, and calculate the standardized value using the mean Δ, the mean μ and the standard deviation σ;
A diagnostic device according to claim 2.
請求項1から3の何れか一項に記載の診断装置。 In the grouping process, the processing unit includes a range of a minimum value and a maximum value of a difference in magnitude of data variation in a specific unit period among the unit periods, and a range of data variation in other specific unit periods. If the range of the minimum value and the maximum value of the difference overlaps, the representative values are considered to be of the same level, and the same group number is given to each data of both unit periods.
A diagnostic device according to any one of claims 1 to 3.
前記時系列データは、前記設備の振動レベルのデータである、
請求項1から4の何れか一項に記載の診断装置。 the sensor is a vibration sensor,
The time-series data is vibration level data of the equipment,
A diagnostic device according to any one of claims 1 to 4.
コンピュータが、
前記設備の状態を示す複数のセンサーの時系列データのうち特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータを単位期間毎に分割し、前記特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を示す代表値を前記各単位期間について算出する算出処理と、
前記代表値の大きさ順に採番したグループナンバーを前記各単位期間のデータに付与するグルーピング処理と、
前記各単位期間のデータに各々付与したグループナンバーを、前記各単位期間の時系列順にプロットしたものを、複数の運転サイクル分について重ねて示すグラフの画面を出力する出力処理と、を実行する、
診断方法。 A diagnostic method for diagnosing the state of equipment in which a plurality of processes exist in one operation cycle,
the computer
Among the time-series data of the plurality of sensors indicating the state of the equipment, the data from the start to the end of a specific operation cycle is divided into unit periods, and each unit period for the data of the entire period in the specific operation cycle. A calculation process for calculating a representative value indicating the relative relationship of the data for each unit period;
A grouping process of assigning a group number numbered in order of magnitude of the representative value to the data of each unit period;
an output process of outputting a screen of a graph showing the group numbers assigned to the data of each unit period, plotted in chronological order of each unit period, overlaid for a plurality of operation cycles;
diagnostic method.
コンピュータに、
前記設備の状態を示す複数のセンサーの時系列データのうち特定の運転サイクルの開始から終了までの間のデータを単位期間毎に分割し、前記特定の運転サイクルにおける全期間のデータに対する各単位期間のデータの相対的な関係を示す代表値を前記各単位期間について算出する算出処理と、
前記代表値の大きさ順に採番したグループナンバーを前記各単位期間のデータに付与するグルーピング処理と、
前記各単位期間のデータに各々付与したグループナンバーを、前記各単位期間の時系列順にプロットしたものを、複数の運転サイクル分について重ねて示すグラフの画面を出力する出力処理と、を実行させる、
診断プログラム。 A diagnostic program for diagnosing the state of equipment in which multiple processes exist in one operation cycle,
to the computer,
Among the time-series data of the plurality of sensors indicating the state of the equipment, the data from the start to the end of a specific operation cycle is divided into unit periods, and each unit period for the data of the entire period in the specific operation cycle. A calculation process for calculating a representative value indicating the relative relationship of the data for each unit period;
A grouping process of assigning a group number numbered in order of magnitude of the representative value to the data of each unit period;
an output process of outputting a screen of a graph showing the group numbers assigned to the data of each unit period, plotted in chronological order of each unit period, overlaid for a plurality of operation cycles;
diagnostic program.
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