JPH02151000A - 故障診断装置及び故障診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、種々の装置や設備に故障が生じた場合に保守
員が行う保守作業を支援する故障診断装置に係り、特に
、保守対象候補（故障候補）が多岐に渡りその原因究明
が容易でない複雑な装置。

設備等を対象とする保守作業を支援するのに好適な故障
診断装置及び故障診断システムに関する。

［従来の技術］ 従来の故障診断装置では、ある症状に対する最終的な故
障原因を特定するのに、例えば、特開昭６２−４６６３
号公報に記載の様に、各症状とそれに対する原因の因果
関係を示す″知識″を故障木構造で示し、この故障木を
辿ることで、故障に対する原因究明を行っている。

また、文献「リーズニング　フローム　ファースト　プ
リンシプル　イン　エレクトロニックトラブルシューテ
ィング」イントウ、ジェイ、マンマシン　スタディーズ
　１９．４０３〜４２３ページ（１９８３）　　（Ｒｅ
ａｓｏｎｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｆｉｒｓｔ　ｐｒｉｎｃｉ
ｐｌｅｓｉｎ　ｅｌ’？ｔｒｏｎｉｃ　ｔｒｏｕｂｌｅ
ｓｈｏｏｔｉｎｇ、　Ｉ　ｎｔ、　Ｊ　、Ｍａｎ　−Ｍ
ａｃｈｉｎｅ　５ｔｕｄｉｅｓ　１９．　ｐｐ４０３〜
４２３）記載の従来の故障診断装置では、診断対象の構
成要素の機能の情報を基に、その構成要素が正常である
としたときの挙動を推定し、これを実際の挙動と照合し
て、故障箇所を突き止めている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術のうち、前者にあっては、診断対象の装置
、設備等が複雑で大規模なものになるほど、それに対応
して故障木も大きな末広がりとなり、原因究明のための
故障木の探索回数が極めて多くなってしまう。更に、故
障には種々のモードがあり、各モードに対しこの従来技
術で対応しようとすると、診断対象名構成要素の症状と
原因の経験的な因果関係のパ知識″が各モード毎に必要
となり、″゛知識″の量が膨大になってしまい、原因究
明の探索回数が更に多くなってしまうという問題がある
。

一方、上記従来技術の後者にあっては、診断対象が論理
回路のような簡単なものであれば容易に対応可能である
が、コンピュータの様な複雑な機能を含む装置等を診断
対象にすると、その機能を実際にモデル化するのが容易
でなく、適用が難しいという問題がある。

本発明の目的は、複雑な機能を含む大規模な装置等を診
断対象とする場合でも、迅速且つ効率的に故障原因を追
及できる故障診断装置及び故障診断システムを提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、故障事象に対応した故障候補の知識を記憶
装置に格納しておいて故障発生時にこの故障の原因と考
えられる故障候補の集合を求め、これとは別に、ある試
験あるいはａＩり定（以下、試験という。）結果が出た
ときその試験結果がでる故障原因の候補の存在範囲に関
する情報を有する試験知識を各試験毎に記憶装置に格納
しておき、ある試験を実行したときに得られるこの故障
原因（故障候補）の存在範囲と故障候補の集合とから故
障候補を絞っていくことで、達成される。診断対象が階
層構造を有する場合、階層レベルの情報を上記各知識に
付加しておき１階層レベル毎に故障候補を絞っていくこ
とで、更に達成される。また、実際に試験を行う前に、
試験候補の試験知識のうち試験結果に対応する故障候補
の存在範囲と故障候補の集合とから事前にその試験が故
障候補を絞ることができる試験か否かを判定して試験候
補を絞ることで、更に達成される。また、故障診断シス
テムは、上記故障診断装置と診断対象とをデータ伝送ネ
ットワークで接続することで、得られる。

［作用］ ある故障が発生したときこの故障の原因と考えられる故
障候補の集合を求め、ある試験を診断対象に施して試験
結果を得、この故障候補の集合の中からその試験結果が
得られる候補の集合を求めることで故障候補を絞り、最
終的に１の故障候補をもとめる。複雑な構成の診断対象
であっても、この手順を順次繰り返すことで、容易且つ
迅速に故障原因の追及が可能になる。また、試験を実行
する前に事前にその試験により故障候補が絞れるか否か
を評価しておくことで、無駄な試験の実行を回避でき、
故障診断のより迅速化を図ることができる。更に故障診
断装置と診断対象とを、データ伝送ネットワークで接続
することで、遠隔地の診断対象も迅速に診断可能となる
。

尚、「故障候補の集合」とか、ある試験結果による「故
障候補の存在範囲」と表現したが、これらと関係を持つ
集合を使用して故障候補を絞ることができることはいう
までもなく、その場合も本発明の範囲に含まれることは
勿論である。例えば故障候補の集合から故障候補の存在
しない範囲を除いた集合を求めてもよいことは、いうま
でもない。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る故障診断装置の構成
図である。本故障診断装置は、電子計算機で成る診断装
置本体１と、記憶装置２．３と、キーボードやマウス等
の入力装置４と、表示装置等の出力装置５から成る。記
憶装置２には診断実行に必要な後述する故障候補の知識
と試験候補の知識とが格納されている。記憶装置３は中
間的な診断結果を一時的に記憶するものであり、故障箇
所の候補（故障候補）３１と実行すべき試験の候補３２
とが格納される。この故障診断装置の入力装置４から診
断に必要な情報を入力すると１診断装置本体１は、詳細
は後述する様に、故障箇所や試験の候補を絞り込みなが
ら故障原因を究明し、診断結果を出力袋＠５に出力する
。

第２図に、記憶装置２に格納されている知識の例を示す
。同図に示す様に、知識はフレーム形式で表現される。

そして、先ず同図（ａ）に示す様に。

診断対象に生じる各故障事象に対応した故障候補が知識
として格納される。これにより、各故障事象に対して最
初に考慮すべき種々の故障候補の集合を記憶装置２から
読み出すことができる。

また、試験候補の知識として、第２図（ｂ）に示す知識
が記憶装置２に格納されている。この知識は、ある故障
事象に対し考慮すべき故障候補として挙げられた故障候
補の集合の中から、所要の故障候補を切り分ける試験に
関する知識である。この知識は、試験の概要、試験方法
、試験結果の判定方法、及び判定された各結果に対する
故障候補の存在する範囲を示す情報、さらに試験を選択
するときの評価指標、たとえば試験実行の容易性や試験
実行後に診断対象の状態が試験前と比べて変わってしま
うかどうか、などの情報を試験名に付加している。ここ
で、上記試験結果の判定方法については、その方法を処
理手続きで記述しておく。

これにより、診断処理の過程で、この試験結果の判定方
法が参照されると、記述されている処理手続きに従って
、試験の結果が予め考えられていた結果のどれに対応し
ているかが、判定される。

次に、診断装置１がこれらの知識を用いて実行する診断
処理を第３図に示すフローチャートを参照して説明する
。

診断対象に故障が発生したときその故障事象基がキーボ
ード４から入力されると（ステップ１１）、記憶装置２
に記憶されている故障事象対故障候補の集合の知！（第
２図（ａ））の中から対応する故障事象の故障候補を検
索し、検索して得られた故障候補の集合を記憶部＠３の
故障候補記憶部３１に記憶する（ステップ１２）。その
次のステップ１３では、記憶装置２に記憶されている試
験に関する知識（第２図（ｂ））の中から前ステップ１
２で得られた最初の故障候補集合を更に細かく切り分け
ることができる試験候補だけを後述のステップ１９の処
理と同様にして選び、選んだ試験候補の集合を記憶装置
３の試験候補記憶部３２に記憶する。このステップ１３
の処理は、予めオフラインで処理しておき、処理結果、
即ち、故障事象と初期試験候補集合との対応情報を記憶
装置２又は３に記憶しておくこともできる。この場合、
ステップ１３は、入力された事象に対応する試験候補を
検索するだけの処理となるため、処理時間を短縮できる
効果がある。

次の処理ステップ１４は、ステップ１３で得られた試験
候補集合の中から実行すべき試験を選択する処理である
。例えば、第４図に示すような試験選択の評価基準を用
意しておき、この基準に従って、前述の試験に関する知
識（第２図（ｂ））のうち試験選択に関する指標の情報
を基に優先度を評価し。

最も高い優先度を持つ試験候補を選択する。またこのと
き、試験実行の容易性や、試験後に診断対象の状態を変
化させる外乱がへるか否か等の評価基準も参考にする。

このようにして選択した試験候補についての概要と試験
方法を表示装置５に表示する（ステップ１５）。

診断者つまり保守要因は、この表示を見ながら指示され
た試験手順に従って試験を実行する。そして、試験の結
果得られたデータを診断者が入力装置４から入力すると
（ステップ１６）、あるいは試験結果のデータを自動的
に診断装置１が読み取れる場合にはこのステップ１６で
そのデータ読み取りを実行し、次のステップ１７に進む
。

ステップ１７では、試験の知識に付随する試験結果判定
方法の処理手続きに従って、入力された試験結果のデー
タを解析し、どの試験結果に対応するかを判定し、第２
図（ｂ）に示す試験の知識から試験結果に対応する故障
箇所の存在範囲の情報を取り出す。

ステップ１７で故障箇所の存在範囲を示す情報を取り出
した後は、詳細は後述する様に、故障箇所存在範囲から
故障候補の絞り込みを行い（ステップ１与）１次に、こ
れも詳細は後述する様に、ステップ１８で求めた新しい
故障候補の集合を更に細かく絞り込むことができる試験
候補を試験前の試験候補の集合の中から絞り込む（ステ
ップ１９（詳細は第６図で説明する。））。そして、ス
テップ２０で、故障候補が１つだけ残ったかあるいは試
験候補が無くなったかを判断して、故障候補が複数有り
または実行すべき試験候補が残っている場合にはステッ
プ１４に戻る。このステップ１４〜２０を繰り返し、故
障候補が１つに絞り込めたとき、ステップ２０からステ
ップ２１に進んで、最終的に得られた故障候補を出力装
置５に出力し、本診断処理を終了する。

第５図は、第３図のステップ１８における故障候補絞り
込み処理の詳細説明図である。試験Ｔｉ実行前の故障候
補集合をＡとし、試験Ｔｉを実行することで得られた故
障の存在する範囲（故障候補の集合）をＢとしたとき、
この集合Ａと集合Ｂとの共通集合ＡｎＢ＝Ｃを求め、こ
の集合Ｃを、試験Ｔｉ実行後の新たな故障候補の集合と
する。

第６図は、第３図のステップ１９における試験候補絞り
込み処理の詳細説明図である。試験Ｔｉ実行前の試験候
補の集合をＤとし、その中の各試験をＴｍ（ｍ　＝　１
　ｇ　２　ｔ・・・、ｋ）として以下説明する。

本実施例では、実際に試験を行う前に、各試験での評価
を以下の処理によりシミューションして。

故障候補を絞ることができない無駄な試験を事前に排除
する。

先ず、試験候補の中のある試験Ｔｍについて評価する場
合、その試験候補Ｔｍの知識（第２図（ｂ））を参照し
、各試験結果ｊに対する故障候補の存在する範囲を取り
出す。そして、第５図の説明と同様に、試験Ｔｉ実行前
の故障候補の集合Ｃと、試験Ｔｍを実行したとしその試
験結果がｊとなったときの故障候補の存在範囲との共通
集合ｃ　ｊｌ　を求める。そして、この集合Ｃとｃ　ｊ
ｌ　との間の関係に応じて、次の処理を行って試験候補
を絞り込む。

ｌ）試験Ｔｍの全ての試験結果ｊについての各集合ｃ　
ｊＪ　が空集合でなく、且つ、ある試験結果ｊについて
の集合ｃ　ｊｌが集合Ｃの真の部分集合である場合； この場合には、この試験Ｔｍは、集合Ｃを絞り込むこと
ができるから、この試験候補Ｔｍを試験Ｔｉ実行後の新
たな試験候補集合Ｅのメンバーとする。

２）　ある試験結果ｊについて集合Ｃｊｌ　が空集合で
、且つ、別のある試験結果ｊについて集合ｃ　ｊＪが集
合Ｃの真の部分集合である場合；この場合には、試験Ｔ
＋ｓを集合Ｅのメンバーとする。ただし、処理がステッ
プ１４に戻ったとき、この試験Ｔｍが選択され、実際に
実行されたとき、その試験結果ｊによっては、得られる
集合Ｃｊ′が空集合となる可能性がある。実際に試験後
の集合ｃ　ｊｊ　が空集合となったときには、故障候補
がなくなるので、いままでの診断結果と矛盾する結果と
なる。このときには、この試験結果を無視して診断を進
めるが、矛盾試験として、この試験Ｔａ＋を記録に残し
ておく。

この試験候補Ｔｍは、たとえば１診断終了時の診断結果
が正しくなかった場合などに、再試験の対象として、表
示する。

３）すべての試験結果ｊについて、各集合Ｃｊ　ｊがＣ
ｊ’　＝Ｃとなる場合； この場合には、試験候補Ｔｍは、この試験Ｔｍ実行後に
故障候補集合Ｃを切り分けることができないから、集合
Ｅのメンバーとはしない。

４）すべての試験結果ｊについて、各集合Ｃｊ′がＣｊ
″＝空集合となる場合； 即ち、この試験Ｔｍはいままでの試験結果と完全に矛盾
することになる。この場合、試験候補Ｔｍを集合Ｅのメ
ンバーとしない。ただし、矛盾する試験としてＴｍを記
録に残す。

５）すべての試験結果ｊについて、各集合Ｃｊ′がＣｊ
′＝空集合又は、Ｃとなる場合；この場合には、試験Ｔ
ｍを集合Ｅのメンバーとしない。ただし、試験候補Ｔｍ
は部分的に矛盾する試験なので、試験候補Ｔｍを記録に
残す。

以上のように、知識情報と処理手順によって、故障候補
の絞り込みと同時に１次に実行すべき試験候補も故障候
補に応じて逐”次絞り込むので、無用な試験の実行を回
避できると同時に、実行する試験の知識も限定できるの
で、適切な診断が効率的に行えることになる。

第３図のフローチャートのステップ１４における試験候
補の選択処理では、試験候補の優先度に従って実行する
試験を選択したが１本発明はこの選択方法に限定される
ものではない。第７図に、試験候補選択処理の別実施例
を示す。この実施例では、試験の選択基準を種々用意し
ておき１診断者が適当な選択基準を選択するものである
。

この処理手順に従う場合、先ずステップ１０１で、試験
候補の選択を自動にするか戒るいは手動にするのかの選
択枝と、自動選択を選んだときの各種選択基準の選択枝
とを、表示装置（第１図の出力袋Ｗ１５の１つ）に表示
する。この表示を見ながら、診断者は入力装置４を用い
て選択枝を選択する（ステップ１０２）。この選択で、
「自動ｊを選択したときは、同時に、適用する選択基準
も選択する。

次のステップ１０３では、ステップ１０２で診断者が「
自動」を選択したか否かを判定し、その判定結果が否定
つまり診断者が「手動Ｊを選択した場合にはステップ１
０４に進む。このステップ１０４では、第３図のステッ
プ１３戒るいはステップ１９で求めた試験候補集合の各
試験名とその試験概要とが表示装置に表示される。この
表示を見ながら、診断者は試験候補の中から適当な試験
を入力装置４で指定する（ステップ１０５）。

次のステップ１０６では、指定した試験を仮に実行した
ときに故障候補がどうなるかを、第６図の説明と同様に
して求め、これを当該試験の各試験結果毎に表示する。

このシミュレーションによる試験の評価は、第３図のス
テップ１３戒るいはステップ１９ですでに評価されてい
るので、この評価結果を記憶装置から読み出して表示し
てもよい。

ステップ１０３での判定結果が肯定、つまりステップ１
０２で「自動ｊが選択された場合には、次にステップ１
０７に進む。ステップ１０７では試験候補の中から最優
先の試験候補を、第８図の関係から選択し、選択した試
験候補を表示する。第８図には、各試験候補を、第２図
（ｂ）で説明した各指標を座標とする空間の点として表
してあり、原点に一番近い試験を最優先の試験として選
択する。尚、この実施例では、原点に近付くほど優先度
を高くしているが、逆に、原点から遠いほど優先度を高
くするように座標を決めることができることはいうまで
もない。また、第８図は１選択した指標がｎ個なら、こ
れに対応して座標軸もｎ個で張る空間を意味する。指標
としては、試験の容易性、故障確率など種々のものを用
意しておくことができるが、これらの指標の値（座標値
）は、予め試験の知識や各故障候補に付加しておく。第
７図のステップ１０７で、最優先の試験候補を表示した
後、その試験候補が一つならばステップ１０６に進むが
。

複数あればステップ１０５に進んで、手動で適当な試験
候補を選択する。もちろん、表示する順序で自動的にき
めてしまうこともできる。

この実施例によれば、次に実行すべき試験を診断者の考
えで選択でき、しかも、その試験を実行したら故障候補
がどうなるかも事前にわかるので、診断手順の融通性が
増すと同時に、診断者が中心となって診断を進めること
ができるようになる。

第９図は、診断対象の構成要素を階層化した知識を併用
して、第３図に示した診断を段階的に実行する手順を示
すフローチャートである。第１０図に、診断対象の階層
化を示す。

第９図に基づく診断では、第１θ図の階層に従って、上
位レベルから各レベルの故障候補と試験候補を絞り込む
。このために、第１１図に示す知識を使用する。第１１
図（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第２図（ａ）、　（
ｂ）に示す故障事象対故障候補の知識及び試験の知識に
診断レベルの情報を付加したものである。第１１図（ｃ
）は、診断対象の階層構成に関する知識で、第１Ｏ図に
示す診断対象の各構成要素に下位レベルの構成要素と下
位レベルのすべての構成要素（故障候補）に関する試験
項目の集合の知識を付加したものである。これらの知識
を用いると、第９図に示すステップ２０１からステップ
２０５までの処理は、同一診断レベルの知識だけを用い
て、診断処理を進めるだけで、全く、第３図に示す処理
手順（ステップ１１〜２０）と同様である。第３図に示
す処理手順と異なるのは、診断レベルを下げる処理であ
る。ステップ２０５で、現在の診断レベルで絞り込まれ
た故障候補と試験候補がこれ以上絞れなくなったと判定
したときにステップ２０６に進み、現在の診断レベルが
最下位かどうかを判定する。このステップ２０６での判
定結果がもし「最下位」だった場合は、ステップ２０９
に進んで結果を表示し、本処理手順を終了する。

「最下位」でない場合は診断レベルを下げるステップ２
０７に進む。ステップ２０７では、第１１図（ｅ）に示
す知識を参照して下位の故障候補を生成し、次のステッ
プ２０８で同様に下位の試験候補を生成してステップ２
０４に戻り、このレベルの診断を開始する。

この実施例によれば、まず、大まかな故障箇所から次第
に詳細な故障箇所へと故障箇所を特定することができ、
しかも使用する知識も診断レベルごとに限定されるため
、特に、診断対象が大規模な場合に効率的な診断を可能
とする。

第１２図は、第１図に示す診断装置をデータ伝送。

ネットワークを介して診断対象装置に接続した実施例の
構成図である。同図において１から５は、夫々第１図の
同一符号を付した装置と同じ装置であり、６はデータ伝
送ネットワーク、７１から７゜は診断対象装置である。

このネットワークを組むことで１診断装置は診断対象装
置から試験データを自動的に収集することができる。し
たがって、このデータ伝送ネットワークを介した自動デ
ータ収集と第１図に示す入力装置からの対話的なデータ
収集とを組合せると、より効率的な診断が行える。

尚、上述した実施例では、シミュレーションを行い試験
前に試験候補を絞り込んでいるが、シミュレーションを
行わず実際の試験を行ってもよいことはいうまでもない
。

［発明の効果］ 本発明によれば、無駄な試験をシミュレーションにより
排除して適切な試験のみを選択してその試験データを得
、故障候補を絞り込むことができるので、複雑な構成の
診断対象装置でも迅速且つ効率的に故障原因を追及する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る故障診断装置のブロッ
ク構成図、第２図（ａ）は故障事象対故障候補の知識説
明図、同図（ｂ）は試験候補の知識説明図、第３図は故
障診断処理手順を示すフローチャート、第４図は試験選
択の評価基準説明図、第５図は故障候補絞り込み説明図
、第６図は試験候補絞り込み説明図、第７図は試験選択
処理の別実施例に係るフローチャート、第８図は第７図
の試験選択処理で使用する試験評価座標説明図、第９図
は診断処理を階層的に実行する実施例における処理手順
を示すフローチャート、第１０図は診断対象の階層構成
図、第１１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は階層的に診
断処理を行う場合の知識説明図、第１２図は故障診断装
置と診断対象装置とをデータ伝送ネットワークで接続し
たシステムの構成図である。 ■・・・診断装置、２，３・・・記憶装置、４・・・入
力装置、５・・・出力装置、６・・・データ伝送ネット
ワーク。 ７・・・故障診断対象装置。 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 第１図 第２図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 書式」通む０この伏込う５也 第 １０図 診釘灯友 第 図 （ａ） 第 図 第 図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．　故障事象に対応付けた故障候補に関する知識と試
   験結果に対応した故障候補の存在範囲に関する情報及び
   評価基準を有する試験候補の知識とを格納した記憶手段
   と、故障発生時に故障事象に対応した故障候補の集合を
   求める手段と、試験候補の中から指定した評価基準を満
   たす試験を選択する手段と、選択した試験を実行して得
   られる試験結果を取得する手段と、該試験結果に対応す
   る故障候補の存在範囲を前記記憶手段から取り出す手段
   と、該故障候補の存在範囲と故障候補の集合との共通集
   合を求めて故障候補を絞り込む手段とを備えることを特
   徴とする故障診断装置。
2. ２．　故障事象に対応付けられ且つ診断対象の階層構造
   に応じた階層レベル情報を有する故障候補に関する知識
   と試験結果に対応した故障候補の存在範囲に関する情報
   及び評価基準並びに診断対象の階層構造に応じた階層レ
   ベル情報とを有する試験候補の知識とを格納した記憶手
   段と、故障発生時に故障事象に対応したある階層レベル
   の故障候補の集合を求める手段と、試験候補の中から指
   定した評価基準を満たすある階層レベルの試験を選択す
   る手段と、選択した試験を実行して得られる試験結果を
   取得する手段と、該試験結果に対応する故障候補の存在
   範囲を前記記憶手段から取り出す手段と、該故障候補の
   存在範囲と故障候補の集合との共通集合を求めてその階
   層レベルでの故障候補を絞り込む手段と、この手段で絞
   り込んだ故障候補が一つになったとき戒るいは実行する
   試験候補がなくなったときに前記階層レベルを下げて同
   様の手順を繰り返し更に詳細な階層レベルまでの故障候
   補を絞り込む手段とを備えることを特徴とする故障診断
   装置。
3. ３．　請求項１または請求項２において、試験候補の各
   試験を実際に実行する前に、各試験の試験結果対応の故
   障候補の存在範囲に関する情報を記憶手段から取り出し
   、故障候補の存在範囲と故障候補の集合とから故障候補
   を絞り込むことのできない試験候補を排除して試験候補
   を絞り込む手段を備えることを特徴とする故障診断装置
   。
4. ４．　請求項１または請求項２において、指定した評価
   基準を満たす試験の選択を自動的に行う手段を備えるこ
   とを特徴とする故障診断装置。
5. ５．　請求項３において、試験候補のメニューを表示装
   置に表示する手段と、該メニューの中からある試験候補
   を操作者が指定して選択する手段と、選択した試験候補
   を仮に実行したとして絞り込まれる故障候補を試験結果
   毎に表示する手段とを備えることを特徴とする故障診断
   装置。
6. ６．　請求項１乃至請求項５のいずれかの故障診断装置
   と診断対象とをデータ伝送ネットワークを介して接続し
   てなることを特徴とする故障診断システム。