JPH0695881A - 機械装置類故障診断エキスパートデータ用ルールベース作成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】自動車の故障診断エキスパートデータを既に供
するルールベースをナレッジエンジニアやエキスパート
等の不安定な能力の個性差を介しての判断によることな
く、判断規準を一定にし、長期に亘り均質なルールのメ
ンテナンスが可能であるようにしたものを提供。 【構成】設計データ１や過去集積の不具合データ２を解
析して前向きの推論方式のＦＭＥＡ３とし、リレーショ
ナルデータベース４にコード化して入力し、修正ＦＭＥ
Ａ５を作成し、該修正ＦＭＥＡ５を部品，故障のつなが
りを基に関連づけを行い、事象系列図６を作成し、ＦＴ
Ａ処理７を行い、故障探求ツリー８を作成してルールベ
ース９の作成参照に供し、併せてエキスパートの有する
ノウハウや作業の接近性を数値化１３し、更に、ＣＦ値
１４を付与してＩＦ〜ＴＨＥＮ〜形式のルールベース９
を作成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、自動車や飛行機等の
高精密で系統的に組織的構成にされた機械装置類の故障
等のトラブルの規制に対処する後向き推論のルールベー
スを故障診断エキスパートシステムのために作成する自
動化システムの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、近代文明は高度に発達した
科学技術に支持されており、特に、前世紀からの機械技
術に負うところが極めて大である。

【０００３】而して、機械装置類は当然のことながら、
耐久性に限度があり、経時的に機能が劣化し、故障等の
トラブルが発生し、本来的な機能を失うことが避けられ
ない。

【０００４】特に、近時極めて高度に発達した理論科学
に基づいて有機的に発達した機械装置類は１つのシステ
ムであり、当該システムの要素に故障等のトラブルが発
生すると、当該システムの機能は停止するように推移し
ていく。

【０００５】したがって、機械装置類の開発，製造にお
いてはかかる故障等のトラブルによる機能低下，停止を
予測して可及的にこれに対処するべく新技術の開発，性
能改善を常に図ってはいる。

【０００６】しかしながら、機械装置類の宿命として上
述の如く、故障等のトラブルは不可避であり、そのた
め、製造時は勿論のこと、実稼動時においても、保守点
検整備等のメンテナンスは勿論のこと、修復等のバック
アップも１つの技術として研究開発の対象とされてい
る。

【０００７】

【用語の説明】ここで、この出願の発明の開示展開を行
うに際し、次の如く使用する用語の説明を行うものとす
る。

【０００８】

【エキスパートシステム】：所定の技術作業において、
熟練した技術者が有している知識やノウハウを予めコン
ピュータに入力して蓄積しておき、高度で専門的な問題
の解決に所定のルールを用いるシステムであって、先行
知能技術の１つである。

【０００９】

【ＦＭＥＡ】：所謂故障モード影響解析であって、シス
テムに含まれる要素が故障等のトラブルを生じた時に当
該システムの機能にいかなる影響が生ずるかを細部に亘
って解析し、故障モードの格づけを行う解析手法であ
り、原因側から帰結事象側に前向きに推論を行う手法の
態様で技術者一般にはなじみ性を有している手法であ
る。

【００１０】

【ＦＴＡ】：故障ツリー解析であって、当該故障等のト
ラブルの事象をトップに取り上げ、その原因を順次逆向
きに辿って原理記号を使いツリー状にまとめる解析手法
である。

【００１１】

【ＣＦ値】：確信度を示すものであって、ルールの確か
らしさを数値化したものである。

【００１２】

【エキスパート】：当該作業において、高度の熟練を有
し、優れた習熟度を有している技術者であり、所謂メカ
ニックや整備員等を示すものである。

【００１３】

【ナレッジエンジニア】：当該技術分野について高度の
理論的知識やノウハウを有しているのみならず、知識の
増殖や論理を拡大蓄積することが出来るインテリジェン
ト能力を有する技術者

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】而して、機械装置類を
１つのシステムと見る時、当該システムはサブシステ
ム，少くとも１の要素から成り立っており、これらのサ
ブシステムや要素は経時的に故障等のトラブルを生ずる
と、その機能維持のために当該トラブルに対処する対応
が必要であり、従来は要素ごとに単純に発生する故障等
のトラブルに直接的に修復する対応が採られていたが、
近時電気制御，電子制御，電波制御等のリモートコント
ロールシステムが高度に発達すると、故障等のトラブル
の帰結事象と原因との間が方式的に間接的であったり、
連結状態が複雑に反復している場合があり、従来の如
く、対症療法的修復が採られず、帰結事象から原因を順
次辿って、対応する修復態様が広くなるようになってき
ている。

【００１５】したがって、単に、要素，サブシステムに
対する直接的修復対応は主として単なる熟練作業者によ
って行われていたが、システムに発生する故障等のトラ
ブルに対してはデータ処理を行う機能的対応が必要とさ
れるようになってきている。

【００１６】これに対処するに、エキスパートシステム
をデータ処理の形で使用する技術が開発実用化され、入
力されたデータベースを所定のルールにより処理するこ
とで可及的に再現性の高い高精度の故障診断を行う所謂
エキスパートシステムが実用化されてきてはいる。

【００１７】そして、かかる故障診断エキスパートシス
テムのデータ処理のルールを経時的に不変に設定して品
質を具備するべく、ルールベースを作成するにはこれま
で図２に示す様なルールベース作成システムが開発され
ていた。

【００１８】即ち、エキスパートの有するノウハウや作
業の接近性についてナレッジエンジニアがこれらのデー
タベースを調査分析検討し、所定にルール化し、ＣＦ値
を設定してルールベースとし、故障診断エキスパートデ
ータとして当該故障診断エキスパートデータの運用の結
果についてはこれをフィードバックしてナレッジエンジ
ニアによるルール化，ＣＦ値付与のループサークル処理
を行い、当該ルールベースにおいてはＩＦ〜ＴＨＥＮ〜
形式による一種のＦＭＥＡ処理を行うようにしていた。

【００１９】而して、該ＦＭＥＡ処理は原因側から結果
側へ推論を働かせる所謂前向きのモード影響解析手法で
あることから、技術者にとってなじみ性が高く、一般的
には習熟し易い手法であり、帰結事象の結果から原因を
推論して対処する後向きの手法に比して故障探求ツリー
処理等がし易い利点は有するものの、ルールのメンテナ
ンスについてはエキスパートやナレッジエンジニアが不
可欠であるところから、当該エキスパートやナレッジエ
ンジニアは経時的配置が不安定であるという欠点があ
り、しかも、当該エキスパートやナレッジエンジニアご
とにルールも品質も異なるところから、ルールベース作
成において均一精度を有する再現性が保証出来ないとい
う難点があった。

【００２０】したがって、複雑な制御装置を装備する自
動車や、極めて高度な制御系統を有する航空機等の故障
診断や修復作業に常に安定した判断規準が適用出来ず、
長期に亘る均質なルールをメンテナンス出来ない不都合
さがあった。

【００２１】しかも、エキスパートやナレッジエンジニ
アごとにルールの品質が相違することから、判断に人為
的なミスやバグが少なからぬ頻度で発生し易いという不
具合もあった。

【００２２】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく前向き推論のメリットを有するにもかかわらず、
機械装置類の故障診断エキスパートシステムに対するＩ
Ｆ〜ＴＨＥＮ〜形式のルールベースのエキスパートやナ
レッジエンジニアによるルール化，ＣＦ値付与に基づく
ルールベース作成の問題点を解決すべき技術的課題と
し、該エキスパートやナレッジエンジニアの経時的，場
所的配置の不安定な関与、及び、個別差等を前提としな
がらも、信頼性や整備性の点において、エンジニアに親
しみのあるＦＭＥＡ処理による手法をベースとして判断
規準が常に安定し、長期に亘り、均質のルールをメンテ
ナンスすることが出来、人為的ミスやバグを最小限に止
めることが出来るようにして各種機械装置産業における
メンテナンス技術利用分野に益する優れた機械装置類故
障診断エキスパートデータ用ルールベース作成システム
を提供せんとするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、システム的な機械装置
類の故障等のトラブルについて、故障モードと影響を設
計時のデータによる予測トラブルや過去のトラブルの蓄
積データを解析し、更には故障診断エキスパートデータ
を運用した結果のフィードバックについても解析してＦ
ＭＥＡとしデータベース化し、該ＦＭＥＡの故障モード
や当該故障の影響をコード化し、その事象の上下関係を
分析し、故障原因モードを抽出し、該故障原因モードを
基にリレーショナルデータベースの有する機能を使用し
たルールベース作成装置によりリレーショナル処理を行
って体系化し、修正ＦＭＥＡを作成し、該修正ＦＭＥＡ
をデータベース化したものからトップ事象と上下関係を
示す故障モードを抽出し、その下位の故障モードをリレ
ーショナル処理の共通項による結合を利用して抽出し、
更に、それを基にしてその下位の故障モードを抽出する
処理を最下位まで反復して事象系列図を作成し、各故障
モードのつながりを整理してツリー状にすることにより
ＦＴＡを作成し、作成したＦＴＡの構成単位から質問事
項、及び、帰結事象を抽出し優先度・重要度を数値化し
たものを基にして優先順位を決定し、前述の帰結事象を
優先順位により並び換え、当該結果をツリー状に並べて
故障探求ツリーを作成し、ルールベースの作成に供する
ようにして故障探求ツリーに供し修正ＦＭＥＡより論理
事象や中間事象，帰結事象を抽出し、該事象系列図の上
下の対ごとに階層を分割し、リレーショナル処理の共通
項による結合を利用してＩＦ〜ＴＨＥＮ〜形式のルール
に置き換え、エキスパートの有するノウハウや作業の接
近性等の知識を優先度・重要度として数値化したデータ
ベースを基にＣＦ値を設定しルールベースを作成するよ
うにし、運用された結果については、上述の如く、フィ
ードバックしてＦＭＥＡ作成に再度供するようにした技
術的手段を講じたものである。

【００２４】

【実施例】次に、この出願の発明の１実施例を図１を参
照して説明すれば以下の通りである。

【００２５】当該実施例はリレーショナルデータベース
の機能を使用したこの出願の発明の時点において当業者
に周公知のルールベース作成装置を用いてルールを作成
するものであって、対象とする故障のルールについては
自動車の故障に対処するものであって、設計例としては
「自動車のエンジンがかからない」事象の態様である。

【００２６】まず、「自動車のエンジンがかからない」
という故障のトラブルについて設計時のデータ１、及
び、又は、故障診断エキスパートデータの運用結果のフ
ィードバックされた不具合データ２を検討解析し、ＦＭ
ＥＡ３とし、原因から帰結事象へ前向きのデータベース
を作成する。

【００２７】そして、かかるＦＭＥＡ３についての具体
的なワークシートは次の表１、乃至、表１２に示す如き
ものである。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】

【表５】

【００３３】

【表６】

【００３４】

【表７】

【００３５】

【表８】

【００３６】

【表９】

【００３７】

【表１０】

【００３８】

【表１１】

【００３９】

【表１２】

【００４０】次いで、作成したＦＭＥＡ３の故障モー
ド，故障の影響をコード化し、その事象の上下関係を調
べて故障原因モードを抽出し、リレーショナルデータベ
ース等のルールベース作成装置に入力してリレーショナ
ル処理を行って体系化し、その中からトップ事象を抽出
してコード化し、使用された故障診断エキスパートデー
タをフィードバックされた不具合データ等の蓄積された
データと併せて入力し、次の修正ＦＭＥＡ５を作成す
る。

【００４１】そして、修正ＦＭＥＡ５の具体的なワーク
シートについては次の表１３、乃至、表２３に示す通り
である。

【００４２】

【表１３】

【００４３】

【表１４】

【００４４】

【表１５】

【００４５】

【表１６】

【００４６】

【表１７】

【００４７】

【表１８】

【００４８】

【表１９】

【００４９】

【表２０】

【００５０】

【表２１】

【００５１】

【表２２】

【００５２】

【表２３】

【００５３】而して、当該修正ＦＭＥＡ５については表
１３、乃至、表２３に示す様に、不具合モードはデータ
ベースの中から２つ示されている。

【００５４】作成した修正ＦＭＥＡ５をデータベース化
したものからトップ事象と上下関係を示す故障モードを
抽出し、それに基づいて下位の故障モードをリレーショ
ナル処理の共通項による結合を利用して抽出し、更に、
それを基にして下位の故障モードを抽出するという作業
を最下位まで反復し、結果をまとめて事象系列図６を作
成する。

【００５５】而して、当該事象系列図６については次の
表２４に示す通りであり、そして、当該事象系列図６に
ついて各故障モードのつながりを整理してツリー状にす
ることによりＦＴＡ７を作成する。

【００５６】当該ＦＴＡ７の一体的態様は次の表２５に
通りである。

【００５７】

【表２４】

【００５８】

【表２５】

【００５９】該ＦＴＡについて重みをつけて系列を変え
たものが故障探求ツリー８であり、ＦＴＡの処理作業の
出力としたものであり、該ＦＴＡの格構成単位から質問
事項、及び、帰結事象を抽出して優先度，重要度を数値
化したものから優先順位、即ち、重みを決定する。

【００６０】そして、優先順位により帰結事象の並び換
えを行い、質問事項とのつながりをツリー状に並べて故
障探求ツリー８を形成する。

【００６１】一方、修正ＦＭＥＡ５の内容より、質問，
部品，作業に相当する表２６，表２７，表２８に示す論
理事象，中間事象，帰結事象に分類する。

【００６２】

【表２６】

【００６３】

【表２７】

【００６４】

【表２８】

【００６５】そして、事象系列図を一組の上下の対の構
成単位ごとに階層分割し、ＦＴＡ７の上下関係からリレ
ーショナル処理の共通項による結合を利用してＩＦ〜Ｔ
ＨＥＮ〜形式のルールに置き換えエキスパートの有して
いる作業の接近性やノウハウ等の知識を基にして優先
度，重要度を数値化したものをデータベースにしてお
き、これを基にしてＣＦ値１４を設定し、事象にＣＦ値
１４を付加してデータベース化しルールベース９とす
る。

【００６６】該故障探求ツリー８については表２９の通
りである。

【００６７】

【表２９】

【００６８】このようにして作成したルールベース９の
サンプルについては次の表３０に示す通りである。

【００６９】

【表３０】

【００７０】そして、かくの如くして得られたルールベ
ース９を故障診断エキスパートデータ１０に供し、故障
修復整備員やメカニック（又は、これらにデータを提示
するナレッジエンジニア）は該故障診断エキスパートデ
ータ１０を用いて所定に運用し、その運用結果１１は前
述した如くフィードバックされて不具合データ２として
ＦＭＥＡ３の解析に供される。

【００７１】前述の如く、ＦＭＥＡ３は一般的に技術者
にとってなじみのある前向き推論方式であり、修正ＦＭ
ＥＡ５はリレーショナルデータベース等ルールベース作
成装置４により最適に修正ＦＭＥＡ５処理をすることが
出来る。

【００７２】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、例えば、メンテ
ナンス対象は自動車に限らず、航空機や船舶，プラント
作動装置等システムアップされた各種の機械装置類の故
障等のトラブル等のメンテナンスに適用出来ることは勿
論のことである。

【００７３】そして、故障診断エキスパートデータのシ
ステム方式は在来態様のものを用いることが出来ること
も勿論のことである。

【００７４】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に自動車，航空機等高度にシステム化され、系統的に複
雑化している機械装置類等のシステムの各機械要素等の
要素、或いは、サブシステム等の故障のトラブルについ
て、又は、当該故障トラブルに一体的な故障等のトラブ
ルについて一般の技術者になじみ易い前向きの推論方式
であるＦＭＥＡを用い、しかも、リレーショナルデータ
ベース等の論理的な処理により後向きの修正ＦＭＥＡを
作成し、当該作成については作成されたＦＭＥＡの故障
モードや故障の影響をコード化し、入力することにより
確実に行われ、該修正ＦＭＥＡをデータベース化したも
のからトップ事象を抽出し、下位の故障モードを抽出す
る反復作業により事象系列図を作成し、ＦＴＡを介し故
障探求ツリーを作成して該故障探求ツリーを参照してＩ
Ｆ〜ＴＨＥＮ〜形式のルールベースを作成することが出
来ることから、エキスパートやナレッジエンジニアの経
時的，配置的不安定さを潜在的に有しながらも、判断規
準エキスパートやナレッジエンジニアの能力の個性に左
右されず、長期に亘って一定の均質なルールをメンテナ
ンスすることが保証出来、故障診断の判断作業が誰によ
っても高精度で行うことが出来るという優れた効果が奏
される。

【００７５】そして、上述理由によって人為的ミスやバ
グを最小限に止どめ、ルールベースを設計通りに作成し
て故障診断エキスパートデータに供することが出来ると
いう優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の機能ブロック図で
ある。

【図２】在来態様のルールベース作成の機能ブロック図
である。

【符号の説明】

１，２ データベース １０ 故障診断エキスパートデータ ９ ルールベース ３ ＦＭＥＡ処理 ５ 修正ＦＭＥＡ処理 ６ 事象系列図 ７ ＦＴＡ処理

フロントページの続き (72)発明者 粥川 哲年 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 (72)発明者 椙岡 達也 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械装置類の機構部のトラブル発生事象を
   データベースとし、原因，結果，対応処理アイテムとし
   て格づけする処理工程を有し、更にＣＦ値を付与する処
   理工程を有した故障診断エキスパートデータに供するル
   ールベース作成システムにおいて、上記データベースに
   対し設計データと蓄積されたトラブルデータによりＦＭ
   ＥＡ処理を行う工程を有し、コード化して修正ＦＭＥＡ
   とするルールベース作成工程を有し、更にこれに続いて
   機構部品とトラブルの関連づけを行って事象系列図化す
   る処理工程を有し、該事象系列図化処理工程の後にエキ
   スパートの有するノウハウや作業の接近性等についてこ
   れらをＦＴＡの構成単位の優先度，重要度を数値化して
   ＣＦ値を付与する処理工程の後に該事象系列図からのデ
   ータに付加する処理工程を有し、その後にＦＴＡ処理工
   程を介して形成する故障探求ツリー作成工程からのデー
   タを参照し該事象系列図より原因，結果，対応処理のＩ
   Ｆ〜ＴＨＥＮ〜形式のルールを作成する処理工程を有す
   ることを特徴とする機械装置類故障診断エキスパートデ
   ータ用ルールベース作成システム。
2. 【請求項２】上記故障診断用エキスパートデータの運用
   結果をフィードバックし上記データベースと共にＦＭＥ
   Ａ処理に供するループを形成する工程を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の機械装置類故障診
   断エキスパートデータ用ルールベース作成システム。
3. 【請求項３】上記故障探求ツリー作成工程において各項
   目に対しＹＥＳ，ＮＯのフローマークを付与するように
   されていることを特徴とする機械装置類故障診断エキス
   パートデータ用ルールベース作成システム。