JPH05266389A - 故障監視装置及びファジイ推論による故障監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 管理業者に重大な異常の発生を予知し、且
つ、経済的な対応を取ることができるように警告する故
障監視装置及び方法を提供する。 【構成】 検知手段２は異常の出現頻度を検出する。診
断手段３は被害の大きさを診断する。ファジイ制御演算
部４は異常の出現頻度と被害の大きさに基づいて対応を
決定する。ファジイ制御演算部４は対応決定にファジイ
推論を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機、冷凍・冷
蔵庫、冷凍・冷蔵ショーケース等の機器の運転状況を監
視して、異常に対する対応出力を発生する故障監視装置
及び方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スーパーマーケットやコンビニエンスス
トア等の店舗には複数の冷凍・冷蔵ショーケースや、冷
凍・冷蔵庫が設置されており、係る機器の保守（メンテ
ナンス）は専門の管理業者に委託されているのが通常で
ある。この種機器が完全に故障して動作しなくなってし
まった場合には、当然に店舗から管理業者に連絡され、
即刻故障部品の交換修理等を行うものであるが、係る完
全な故障に到る以前においては、従来は定期点検等にお
いて時間（或いは動作回数）を基準として部品の交換或
いは補修が行われていた。

【０００３】即ち、機器（部品を含む）の故障率は一般
的に使用し始めた初期に高く（取付ミス等を含む）、そ
の後低くなって安定し、長く使用すると今度は磨耗等に
よる故障が発生して高くなる所謂バスタブ曲線と称され
る推移を示す。また、機器や部品はランタイムモニタに
て何時間使用できるか或いは何回使用できるか寿命が決
まっており、時間を基準とした補修は係る故障率の推移
或いは寿命に則って行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機器の
部品が故障して交換すると、今度は当該部品に関して初
期故障が発生し易くなる。また、寿命を定めたとしても
機器や部品によっては長く使用できる場合もあり、時間
のみを基準として機器の管理を行うと重大な異常の発生
を予知することができず、また、無駄な点検等を強いら
れる問題があった。

【０００５】本発明は係る従来の技術的課題を解決する
ために成されたものであり、管理業者に重大な異常の発
生を予知し、且つ、経済的な対応を取ることができるよ
うに警告する故障監視装置及び方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、請求項１の発明の
故障監視装置は、機器の運転状況を監視して異常に対す
る対応出力を発生するものであって、異常の出現頻度を
検出する検知手段と、被害の大きさを診断する診断手段
と、異常の出現頻度と被害の大きさに基づいて対応を決
定する制御手段とを備えており、この制御手段における
対応決定にファジイ推論を用いることを特徴とする。

【０００７】また、請求項２の発明のファジイ推論によ
る故障監視方法は、異常の出現頻度を入力変数Ａとし、
被害の大きさを入力変数Ｂとして複数の推論規則の両入
力変数に対応するメンバーシップ関数から両入力変数に
応じたメンバーシップ値を求めた後、当該推論規則の出
力変数Ｙをファジイ合成し、その重心をとることにより
推論結果を得て、これを対応決定に利用することを特徴
とする。

【０００８】

【作用】本発明によれば異常の出現頻度及び被害の大き
さに基づき、機器の運転状態を基準として故障監視を行
うので、異常の発生を予知し、且つ、被害の大きさに応
じた適切な対応を決定して警告指示することができる。

【０００９】

【実施例】次に、図面に基づき本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の故障監視装置１の機能ブロック図、
図２は店舗及び管理センタを含めた監視システムを示す
図である。図２において、店舗としてのコンビニエンス
ストアＣＶＳには図示しない複数の冷凍・冷蔵ショーケ
ースが設置されており、保守管理業者の事務所としての
管理センタには係る複数のコンビニエンスストアＣＶＳ
に設置された各機器の故障を監視するためのホストコン
ピュータＨＣが設置されている。各コンビニエンススト
アＣＶＳとホストコンピュータＨＣは公衆回線によって
接続されている。

【００１０】図１において、検知手段２と診断手段３は
前記コンビニエンスストアＣＶＳに設置された冷凍・冷
蔵ショーケースに設けられ、制御手段としてのファジイ
制御演算部４とモニタ６は前記ホストコンピュータＨＣ
が具備している。検知手段２及び診断手段３はいずれも
コンビニエンスストアＣＶＳに設けられた冷凍・冷蔵シ
ョーケースの運転状態を監視しており、検知手段２は例
えば庫内の冷えが甘い（設定温度よりも庫内温度が高め
である）等の異常がどの位の頻度で発生しているか、即
ち、異常の出現頻度を検知する。検知手段２はこの異常
の出現頻度を０以上６以下の区間に正規化し、当該正規
化した出現頻度を入力変数Ａとして公衆回線を通し、ホ
ストコンピュータＨＣのファジイ制御演算部４に出力す
る。例えば、異常が全く発生していない場合には、前記
入力変数Ａは０、時々発生している場合には３、かなり
頻繁に発生している場合には６となる。

【００１１】一方、診断手段３は係る冷えが甘いと云う
異常が冷凍・冷蔵ショーケースのどの部品の故障に起因
して発生しているかを推定し、被害の大きさを決定す
る。その際、診断手段３は図３に示す如きランタイムモ
ニタに基づいて故障部品を特定する。例えば、前記冷え
が甘いと云う異常に関しては冷却装置の圧縮機、この圧
縮機の通電を制御するマグネットスイッチ、或いは圧縮
機を冷却するための圧縮機ファンモータが故障したこと
が考えられる。診断手段３は冷えが甘いと云う異常か
ら、先ず故障した部品は圧縮機、マグネットスイッチ及
び圧縮機ファンモータのいずれかであろうと推定する。
ここで、圧縮機、マグネットスイッチ及び圧縮機ファン
モータの寿命は図３のランタイムモニタに示す如く、マ
グネットスイッチが最も短い。そして、それらを使用し
始めてからの経過時間（若しくは回数）より例えばマグ
ネットスイッチの寿命が切れていることを確認すると、
診断手段３は異常の原因をマグネットスイッチの故障と
断定する。更に、故障と断定した部品から被害の大きさ
を決定する。ここで機器の動作上重要な部品程、故障し
た場合の被害は大きい。診断手段３はこの被害の大きさ
を０以上６以下の区間に正規化し、当該正規化した被害
の大きさを入力変数Ｂとして公衆回線を通し、ホストコ
ンピュータＨＣのファジイ制御演算部４に出力する。例
えば、前記圧縮機は最も重要な部品であるから圧縮機の
故障の場合には被害はかなり大きく入力変数Ｂは６、マ
グネットスイッチの場合には圧縮機よりも重要ではない
から被害はやや大きく入力変数Ｂは５、圧縮機ファンモ
ータの場合には更に重要度は下がるため被害は少し大き
く入力変数Ｂは４となる。

【００１２】ここで、異常が頻繁に発生している場合は
近いうちに冷凍・冷蔵ショーケース等の部品が完全に不
動作となるであろうことが予想できる。また、部品の故
障による被害が大きい程深刻である。即ち、これらを異
常の出現頻度、及び被害の大きさと、故障に対する対応
の関係で考えると、「異常が頻繁に出現しており、被害
が大きい場合には、直ぐに点検する必要である」と云う
関係になる。

【００１３】管理センタに設置されたホストコンピュー
タＨＣのファジイ制御演算部４においては、故障に対す
る対応を決定するに当たり、前記異常の出現頻度に関す
る入力変数Ａと、被害の大きさに関する入力変数Ｂを用
い、以上のような経験側を利用して予め定めたルールに
よるファジイ推論を用いる。以下、ファジイ制御演算部
４において実行されるファジイ制御につき説明する。

【００１４】ファジイ推論に用いる入力、即ち条件部の
変数（ファジイ変数）は前記異常の出現頻度を関する入
力変数Ａ及び被害の大きさに関するＢである。出力、即
ち結論部の出力変数Ｙは管理業者の取るべき対応とす
る。ファジイラベルとして、異常の出現頻度に関する入
力変数Ａに対してはＰＭ（出現頻度がやや高い）、ＰＳ
（出現頻度が少し高い）の２つを用い、被害の大きさに
関する入力変数Ｂに対してはＰＢ（かなり大きい）、Ｐ
Ｓ（少し大きい）の２つを用い、対応に関する出力変数
Ｙに対してはＰＢ（直ぐに点検すべき）、ＰＳ（なんら
かの処置をとるべき）の２つを用いる。また、各入力変
数Ａ、Ｂ及び出力変数Ｙのファジイラベルに与えるメン
バシップ関数を連続関数として表現したものを図４に示
す。即ち、この場合対応に関する出力変数Ｙも０以上６
以下の区間に正規化する。例えば、０は点検の必要無
し、３は定期点検をすべき、６は直ぐに点検すべきを意
味する。このような「かなり」等と云ったあいまいな量
を定量化することにより、ファジイ推論を行うことがで
きる。

【００１５】更に、ファジイ推論に用いるルールとして
は図４に示す組み合わせが考えられる。即ち、ルール１
「ｉｆ入力変数Ａ＝ＰＭａｎｄ入力変数Ｂ＝ＰＳｔｈｅ
ｎ出力変数Ｙ＝ＰＳ」は、「異常の出現頻度がやや高
く、被害の大きさが少し大きい時は、なんらかの処置を
とるべきである」と云う条件の成立度を示し、ルール２
「ｉｆ入力変数Ａ＝ＰＳａｎｄ入力変数Ｂ＝ＰＢｔｈｅ
ｎ出力変数Ｙ＝ＰＢ」は、「異常の出現頻度が少し高
く、被害の大きさがかなり大きい時は、直ぐに点検すべ
きである」と云う条件の成立度を示す。

【００１６】ファジイ制御演算部４においては、検知手
段２から出力された入力変数Ａ及び診断手段３から出力
された入力変数Ｂを各ルールにそれぞれ代入することに
よって入力変数Ａに応じたメンバーシップ値及び入力変
数Ｂに応じたメンバーシップ値を求め、両メンバーシッ
プ値の最小値、即ち小さい方のメンバーシップ値をその
ルールの成立度として選択する。結論部においては、こ
の成立度より下方のＹのメンバーシップ関数（台集合）
の面積を各ルール毎に求め、求められた全面積を加重平
均によりファジイ合成し、その重心を求めて推論結果と
しての出力変数Ｙを決定する。

【００１７】次に、図４及び図５において実際の状況を
想定して前記動作を実行してみる。例としては前述の如
く冷えの甘い異常が時々発生しており、故障部品はマグ
ネットスイッチと断定されたものとする。この場合、検
知手段２の出力する正規化された異常の出現頻度である
入力変数Ａは３．５であり、診断手段３の出力する正規
化された被害の大きさである入力変数Ｂは５．０である
とすると、図４のルール１の入力変数Ａではメンバーシ
ップ値０．２、入力変数Ｂではメンバーシップ値０．５
でヒットし、ルール２の入力変数Ａではメンバーシップ
値０．７５、入力変数Ｂではメンバーシップ値０．５で
ヒットする。

【００１８】各ルールで得られたメンバーシップ値の小
さい方の値を成立度として選択し、ルール１では結論部
Ｙのメンバーシップ関数の０．２より下方の面積を求
め、ルール２では結論部Ｙのメンバーシップ関数の０．
５より下方の面積を求めて、各面積を図５の如く重ね合
わせ（ファジイ合成）、その重心を求めると４．６が得
られる。これによってＹ＝４．６が決定される。即ち、
冷えの甘い異常が時々発生しており（入力変数Ａ）、そ
れがマグネットスイッチの故障と考えられる場合は（入
力変数Ｂ）、何らかの処置をとるべきである（出力変数
Ｙ）との結論となる。

【００１９】係る「なんらかの処置をとるべきである」
と云う管理業者のとるべき対応の結論はホストコンピュ
ータＨＣによってモニタ６に表示されて管理業者に警告
される。管理業者は係る警告を見て、直ぐに点検する必
要はないが近いうちに当該異常の発生しているコンビニ
エンスストアＣＶＳを訪れて点検し、なんらかの処置を
とる必要があることを確認できる。それによって、管理
業者は将来の重大な異常の発生を予知し、且つ、現時点
での異常の状態に応じた無駄の無い、適切な行動をとる
ことができるようになる。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば機器
の運転状態を基準として故障を監視し、異常の出現頻度
及び被害の大きさに基づくファジイ推論により対応の緊
急度、重要度を決定し警告することができるので、機器
の管理者等は迅速且つ経済的な機器の保全管理を実現す
ることが可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の故障監視装置の機能ブロック図であ
る。

【図２】店舗及び管理センタを含めた監視システムを示
す図である。

【図３】ランタイムモニタを示す図である。

【図４】ファジイ推論の手法を説明する図である。

【図５】結論部のファジイ合成を示す図である。

【符号の説明】

１ 故障監視装置 ２ 検知手段 ３ 診断手段 ４ ファジイ制御演算部 ６ モニタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器の運転状況を監視して異常に対する
   対応出力を発生する故障監視装置において、異常の出現
   頻度を検出する検知手段と、被害の大きさを診断する診
   断手段と、異常の出現頻度と被害の大きさに基づいて対
   応を決定する制御手段とを備え、該制御手段における対
   応決定にファジイ推論を用いることを特徴とする故障監
   視装置。
2. 【請求項２】 異常の出現頻度を入力変数Ａとし、被害
   の大きさを入力変数Ｂとして複数の推論規則の両入力変
   数に対応するメンバーシップ関数から両入力変数に応じ
   たメンバーシップ値を求めた後、当該推論規則の出力変
   数Ｙをファジイ合成し、その重心をとることにより推論
   結果を得て、これを対応の決定に利用することを特徴と
   するファジイ推論による故障監視方法。