WO2022118601A1 - 設備管理装置および設備管理方法 - Google Patents

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正禎 尾島
正裕 山崎
健治 佐藤
裕 小林
英之 後藤
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株式会社日立産機システム
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    • Y02P90/30—Computing systems specially adapted for manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to an equipment management system that manages equipment such as manufacturing equipment, and relates to a method for modifying an operation plan, a maintenance plan, etc. of the equipment based on the result of abnormality detection.
  • Patent Document 1 a technique has been proposed to support the formulation of a maintenance plan in consideration of the tendency of increasing energy consumption in the past and the tendency of suppressing the increase in energy consumption due to maintenance work.
  • Patent Document 1 since a maintenance plan is formulated based on the increasing tendency of energy consumption in the past, when a sudden failure occurs infrequently or when a plurality of deterioration modes are combined with an unprecedented deterioration state, There was a problem that it was difficult to reflect it in the conservation plan because it was not possible to refer to statistically sufficient past cases and its impact could not be estimated.
  • An object of the present invention is an equipment management device and equipment management that can accurately calculate the influence on energy consumption even when a sudden failure that occurs infrequently occurs, and can create a maintenance plan at a lower cost. To provide a method.
  • the present invention is, for example, an equipment management device that supports the operation and maintenance planning of equipment, and has an abnormality detection unit that detects an abnormality of equipment based on information obtained by measuring the state of equipment, and an abnormality.
  • the maintenance management department that manages the maintenance of equipment by inputting the detection result of Energy consumption change estimation unit that estimates changes in equipment consumption energy from abnormality detection results, energy management department that manages equipment consumption energy and calculates energy costs by inputting estimated energy consumption changes, and energy management department
  • a cost comparison unit is provided to compare the cost information calculated by the maintenance management department, and the maintenance plan of the maintenance management department and the operation plan of the operation management department are reviewed based on the results of the cost comparison department.
  • FIG. It is a functional block diagram of the equipment management system in Example 1.
  • FIG. It is a block diagram of the hardware image of the equipment management system in Example 1.
  • FIG. It is a functional block diagram of the maintenance management part in Example 1.
  • FIG. It is a functional block diagram of the operation management part in Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing of the relationship between the abnormality degree detection result and the energy consumption change in Example 1.
  • FIG. It is a functional block diagram of the energy management part in Example 1.
  • FIG. It is explanatory drawing of the relationship between maintenance cost and energy consumption increase cost in Example 1.
  • FIG. It is a functional block diagram of the equipment management apparatus in Example 2.
  • FIG. It is explanatory drawing of the operation rate suppression in consideration of the energy consumption upper limit value in Example 2.
  • FIG. It is explanatory drawing of the estimation of the energy consumption change in Example 3.
  • It is a functional block diagram of the energy consumption change model creation part in Example 4.
  • FIG. 1 is a functional configuration diagram of an equipment management system that manages equipment such as manufacturing equipment in this embodiment.
  • the equipment management system is composed of a state measuring unit 101, a network 150, and an equipment management device 100.
  • the state measurement unit 101 is connected to industrial equipment such as an air conditioning fan in a factory and a motor which is a manufacturing facility, and measures the state of the industrial equipment using various sensors such as a current sensor, a vibration sensor, and a noise meter. Or, the state is measured from the signal in the control device of the industrial equipment.
  • industrial equipment such as an air conditioning fan in a factory and a motor which is a manufacturing facility
  • sensors such as a current sensor, a vibration sensor, and a noise meter.
  • the state is measured from the signal in the control device of the industrial equipment.
  • the equipment management device 100 receives the result measured by the state measuring unit 101 via the network 150.
  • the equipment management device 100 has an abnormality detection unit 102, a maintenance management unit 103, an operation management unit 104, an energy consumption change estimation unit 106, an energy management unit 107, and a cost comparison unit 108.
  • the equipment management device 100 is a device having a processing device (CPU) 201, a storage device (memory) 202, a display device 203, and an input / output interface (I / F) 204, which are general information processing devices. Realized by. That is, each process of the abnormality detection unit 102, the maintenance management unit 103, the operation management unit 104, the energy consumption change estimation unit 106, the energy management unit 107, and the cost comparison unit 108 is a program stored in the memory 202 to process them. It is executed by the CPU 201 performing software processing based on the data. It is connected to the network 150 via the input / output I / F, and the result measured by the state measuring unit 101 is obtained. In addition, the display device 203 displays the maintenance plan and the operation plan that will be described later.
  • CPU processing device
  • memory memory
  • I / F input / output interface
  • the abnormality detection unit 102 detects signs of failure of industrial equipment and behavior different from normal by using the results measured by the state measurement unit 101. Normally, when an abnormality that is a sign of failure is detected, the detected information is sent to the maintenance management unit 103 or the operation management unit 104.
  • FIG. 3 is a functional configuration diagram of the maintenance management unit 103 in this embodiment.
  • the maintenance management unit 103 formulates a maintenance plan by the maintenance planning unit 306 based on the information of the maintenance equipment information 301 and the maintenance work item 302, which are databases, and the maintenance plan, the maintenance work cost 303, the parts replacement cost 304, and the like.
  • the maintenance cost estimation unit 305 estimates the maintenance cost from the information in.
  • FIG. 4 is a functional configuration diagram of the operation management unit 104 in this embodiment.
  • the operation management unit 104 formulates an operation plan such as when to operate the equipment in order to correspond to the production plan 401 such as how many are required by when.
  • FIG. 5 shows an example of the abnormality detection result and the change in energy consumption.
  • the abnormality detection unit 102 performs an abnormality degree analysis on two deteriorations, deterioration A (solid line) and deterioration B (broken line), for a certain industrial device.
  • the abnormality degree analysis detects the deviation of the state monitoring result from the normal state as the abnormality degree, and assumes that the abnormality is detected at the timing when the abnormality degree exceeds a certain threshold value.
  • FIG. 5 shows an example of the abnormality detection result and the change in energy consumption.
  • the abnormality degree analysis detects the deviation of the state monitoring result from the normal state as the abnormality degree, and assumes that the abnormality is detected at the timing when the abnormality degree exceeds a certain threshold value.
  • the deterioration A is detected earlier than the deterioration B, and finally the abnormality degree of the deterioration B exceeds the deterioration A.
  • An example is shown in the lower part of FIG. It can be seen that the rate of change in energy consumption corresponding to each deterioration increases in the transition of the abnormality detection timing in the upper row, and the energy consumption tends to increase due to the deterioration of the equipment. However, the increasing tendency of the degree of abnormality and the increasing tendency of energy consumption do not always match. If the operation is continued until the normal maintenance work period in the state where the energy consumption is increased more than usual in this way, more energy cost than usual is required.
  • the energy consumption change estimation unit 106 performs such estimation of the energy consumption change tendency.
  • the energy consumption change estimation unit 106 sends the estimated energy consumption change tendency to the energy management unit 107.
  • FIG. 6 is a functional configuration diagram of the energy management unit 107 in this embodiment.
  • the energy management unit 107 has energy unit price information 601 and has an energy consumption estimation unit 602 that estimates energy consumption based on the operation plan sent from the operation management unit 104. Then, it has an energy cost estimation unit 603 that estimates the energy consumption cost from these information.
  • the energy consumption limit value 604 will be described later.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the maintenance cost and the energy consumption increase cost in this embodiment.
  • the horizontal axis shows the elapsed time from the replacement of parts due to the previous maintenance work
  • the vertical axis shows the maintenance cost and the energy consumption increase cost
  • the downward-sloping graph 10 shows the maintenance cost
  • the upward-sloping graph 21. , 22 indicate the cost of increasing energy consumption.
  • the energy consumption increase cost when an abnormality is detected is shown by a solid line graph 21
  • the energy consumption increase cost when an abnormality is not detected is shown by a broken line graph 22.
  • the optimum maintenance timing is at the intersection of graph 10 and graph 22, whereas when an abnormality is detected and energy consumption increases, the corrected optimum maintenance plan timing is a graph. It becomes the intersection of 10 and the graph 21, the optimum time is shortened, and the overall cost can be suppressed by modifying the maintenance plan ahead of schedule.
  • the cost comparison unit 108 performs such cost comparison. However, as a result of abnormality detection, energy consumption may decrease, and in that case, the maintenance plan may be revised backward unless a failure occurs. Upon receiving the output of the cost comparison unit 108, the maintenance plan in the maintenance management unit 103 and the operation plan in the operation management unit 104 are reviewed.
  • the equipment management device that supports the operation and maintenance planning of the equipment, the abnormality detection unit that detects the abnormality of the equipment based on the information that measures the state of the equipment, and the abnormality.
  • the maintenance management department that manages the maintenance of equipment by inputting the detection result of Energy consumption change estimation unit that estimates changes in equipment consumption energy from abnormality detection results, energy management department that manages equipment consumption energy and calculates energy costs by inputting estimated energy consumption changes, and energy management department It is equipped with a cost comparison unit that compares cost information calculated by the maintenance management department, and configures a facility management device that reviews the maintenance plan in the maintenance management department and the operation plan in the operation management department based on the results of the cost comparison department. can.
  • it is a facility management method that supports the operation of equipment and the formulation of maintenance plans. It detects equipment abnormalities based on the information that measures the equipment status, and inputs the abnormality detection results to manage and maintain the equipment maintenance. Cost calculation and maintenance plan are formulated, the operation of the equipment is managed by inputting the abnormality detection result, the operation plan is formulated, the change of the equipment consumption is estimated from the abnormality detection result, and the estimated change of the energy consumption is estimated. It is possible to construct a facility management method that manages the energy consumption of the equipment, calculates the energy cost, compares the maintenance cost and the energy cost, and reviews the maintenance plan and the operation plan based on the comparison result.
  • FIG. 8 is a functional configuration diagram of the equipment management device in this embodiment.
  • configurations having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the difference from FIG. 1 in FIG. 8 is that the maintenance management unit 103 and the cost comparison unit 108 are not provided, and the operation management unit 104 is controlled by the output of the energy management unit 107. That is, as shown in the energy consumption limit value 604 of FIG. 6, the energy management unit 107 may set an upper limit value of energy consumption from the viewpoint of energy consumption reduction and power contract fee suppression.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of operating rate suppression in consideration of the upper limit of energy consumption in this embodiment.
  • FIG. 9 when an abnormality is detected at a certain time, it is estimated that the energy consumption increases due to the abnormality detection, and the estimated energy consumption estimated by the energy management unit 107 exceeds the upper limit of the energy consumption. , The information is sent to the operation management unit 104, and the operation plan is revised so as to suppress the operation rate of the device.
  • the actual energy consumption becomes smaller corresponding to the suppressed operating rate, and even if the energy consumption increases due to deterioration, the operation can be continued until the next maintenance work.
  • the increase in energy consumption disappears, so that the operating rate can be returned to normal.
  • this embodiment is characterized by operation management in which the upper limit of energy consumption is taken into consideration, maintenance management and operation management by the maintenance management unit 103 and the cost comparison unit 108 in FIG. 1 may be used together.
  • the equipment management device that supports the operation and maintenance planning of the equipment, the abnormality detection unit that detects the abnormality of the equipment based on the information that measures the state of the equipment, and the abnormality.
  • the operation management unit that manages the operation of the equipment and formulates an operation plan by inputting the detection result of the It is equipped with an energy management unit that estimates whether the amount of energy consumed by the equipment exceeds the upper limit of energy consumption as an input, and the operation management department can configure the equipment management device that reviews the operation plan based on the results estimated by the energy management department. ..
  • it is an equipment management method that supports the operation of equipment and the formulation of maintenance plans. It detects equipment abnormalities based on the measured information on the equipment status, and inputs the abnormality detection results to manage and operate the equipment operations. A plan is made, the change in the energy consumption of the equipment is estimated from the detection result of the abnormality, and the estimated change in the energy consumption is input to determine whether the energy consumption of the equipment exceeds the upper limit of the energy consumption. Based on this, it is possible to configure a facility management method for reviewing the operation plan.
  • FIG. 10 is a functional configuration diagram of the equipment management device 100 in this embodiment.
  • configurations having the same functions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the difference from FIG. 1 in FIG. 10 is that it has an energy consumption change model creating device 120 including an abnormality degree history 121, an energy consumption history 122, and an energy consumption change model creating unit 123.
  • the abnormality degree history 121 stores the history of the abnormality degree detection result in the past operation. Further, the energy consumption history 122 stores a change history of energy consumption during the past operation.
  • FIG. 11 shows an example of the stored energy consumption and the history of the degree of abnormality.
  • it is stored as a history that the device deteriorates and the energy consumption increases with the passage of time.
  • the deterioration of the device corresponding to the work content is recovered, and the energy consumption is reduced.
  • the middle part of FIG. 11 the history of the two abnormality degree detection results of deterioration A and deterioration B when the energy consumption in the upper part is observed is shown. It can be seen that the degree of abnormality of each deterioration increases with the passage of time, and the degree of abnormality decreases after the maintenance work corresponding to the deterioration is performed.
  • the energy consumption change model creation unit 123 shown in FIG. 10 shows the relationship between the degree of abnormality of the equipment and the change in the energy consumption of the equipment as shown in the lower part of FIG. 11 by using regression analysis or the like. , Calculate the energy consumption change model, which is dependent on the degree of abnormality of the energy consumption change.
  • the energy consumption change model By calculating the energy consumption change model in this way, it is possible to evaluate the relationship between the deterioration of the device and the change in energy consumption even when the energy consumption change cannot be directly obtained from the abnormality detection.
  • this energy consumption change model it is possible to accurately estimate the energy consumption change from the energy consumption change model and the abnormality detection result even in the combination of the degree of deterioration that has never occurred in the past. It becomes.
  • the energy consumption change estimated in this way is estimated, and the maintenance cost estimated from the maintenance management unit 103 and the comparison result in the cost comparison unit 108 are obtained.
  • the overall cost can be reduced.
  • FIG. 12 is a functional configuration diagram of the energy consumption change model creating device 120 in this embodiment.
  • FIG. 12 configurations having the same functions as those in FIG. 10 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 12 is a modification of the energy consumption change model creating device 120 in FIG. 10, and the equipment management device in this embodiment is the same as that in FIG. 10 except for the energy consumption change model creating device 120.
  • the difference from the energy consumption change model creating device 120 in FIG. 10 is that it has a plurality of abnormality degree histories 121 and energy consumption histories 122.
  • the provider of the equipment management system asks a plurality of operators who operate the same system to provide the abnormality degree history 121 and the energy consumption history 122, and the provider of the equipment management system consumes the energy consumption change model.
  • the energy change model creation unit 123 it is possible to create an energy consumption change model with high accuracy even if an individual operator cannot obtain a sufficient history.
  • the energy consumption change model creation device 120 is operated as a single device and the created energy consumption change model is sent to and provided to the operator of the equipment management system.
  • the equipment management system can use the energy consumption change model with high accuracy and can accurately estimate the energy consumption change. Then, by modifying the maintenance plan based on the comparison result of the maintenance cost and the energy consumption cost, it is possible to further reduce the overall cost.
  • the energy consumption change model creation device used for the equipment management device that supports the operation and maintenance planning of the equipment and the energy consumption change model is the degree of abnormality of the equipment and the equipment. It is a model that shows the relationship between changes in energy consumption. It acquires the history of equipment abnormality detection and the history of changes in equipment energy consumption from multiple equipment operators, and creates and creates an energy consumption change model from those histories. It is possible to configure an energy consumption change model creation device that sends the completed energy consumption change model to the equipment operator.
  • FIG. 13 is a functional configuration diagram of the state measurement unit and the abnormality detection unit in this embodiment.
  • a current measuring unit 130 that measures a current is used as a state measuring unit, and an abnormality detecting unit 102 detects an abnormality in an industrial device provided with a rotating machine such as an electric motor.
  • the abnormality detection unit 102 includes a feature amount calculation unit 131, a normal model creation unit 132, and an abnormality analysis unit 133.
  • the feature amount calculation unit 131 calculates one of the fundamental wave frequency intensity of the current calculated from the result of the current measurement, the current effective value, and the average value of the direct current calculated from the alternating current as the feature amount. Further, the normal model creation unit 132 generates a model of the feature amount when the equipment is normal. Then, the abnormality analysis unit 133 compares the measured feature amount with the model of the normal feature amount generated by the normal model creation unit 132, performs an abnormality analysis, and outputs the degree of abnormality.
  • the present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications.
  • each of the above embodiments has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to the one including all the components described above.
  • 100 Equipment management device, 101: Status measurement unit, 102: Abnormality detection unit, 103: Maintenance management unit, 104: Operation management unit, 106: Energy consumption change estimation unit, 107: Energy management unit, 108: Cost comparison unit, 120: Energy consumption change model creation device, 121: Abnormality history, 122: Energy consumption history, 123: Energy consumption change model creation unit, 130: Current measurement unit, 131: Feature amount calculation unit, 132: Normal model creation unit, 133: Abnormality analysis department, 150: Network

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Abstract

より低コストでの保全計画作成が可能となる設備管理装置および設備管理方法を提供することを目的とする。　上記目的を達成するために、設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理装置であって、設備の状態を計測した情報に基づき設備の異常を検知する異常検知部と、異常の検知結果を入力とし設備の保全を管理し保全コストの算出と保全計画を立案する保全管理部と、異常の検知結果を入力とし設備の運用を管理し運用計画を立案する運用管理部と、異常の検知結果から設備の消費エネルギーの変化を推定する消費エネルギー変化推定部と、推定した消費エネルギーの変化を入力とし設備の消費エネルギーを管理しエネルギーコストを算出するエネルギー管理部と、エネルギー管理部と保全管理部で算出されたコスト情報を比較するコスト比較部を備え、コスト比較部の結果に基づき保全管理部での保全計画および運用管理部での運用計画の見直しを行う構成とする。

Description

設備管理装置および設備管理方法
　本発明は、製造設備などの設備を管理する設備管理システムに係り、異常検知の結果に基づき設備の運用計画や保全計画などを修正する手法に関するものである。
　製造工場における生産ラインの機器管理において、生産を継続するために適切な保全をするだけでなく、省エネの観点でも機器を適切に管理する必要がある。
  そのため、特許文献１のように過去の消費エネルギーの増加傾向や保全作業による消費エネルギーの増加の抑制傾向を加味して保全計画策定を支援する技術が提案されている。
特開２０１７－１８２２４５号公報
　特許文献１では、過去の消費エネルギーの増加傾向から保全計画を策定するため、発生頻度の少ない突発故障が起きた場合や複数の劣化モードがこれまでにない劣化状態の組合せになった場合に、統計的に十分な過去事例を参照することが出来ず、その影響を見積もれないために保全計画に反映することが困難となる課題があった。
　本発明の目的は、発生頻度の少ない突発故障が起きた際にも正確に消費エネルギーへの影響を算出することが出来、より低コストでの保全計画作成が可能となる設備管理装置および設備管理方法を提供することである。
　本発明は、その一例を挙げるならば、設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理装置であって、設備の状態を計測した情報に基づき設備の異常を検知する異常検知部と、異常の検知結果を入力とし設備の保全を管理し保全コストの算出と保全計画を立案する保全管理部と、異常の検知結果を入力とし設備の運用を管理し運用計画を立案する運用管理部と、異常の検知結果から設備の消費エネルギーの変化を推定する消費エネルギー変化推定部と、推定した消費エネルギーの変化を入力とし設備の消費エネルギーを管理しエネルギーコストを算出するエネルギー管理部と、エネルギー管理部と保全管理部で算出されたコスト情報を比較するコスト比較部を備え、コスト比較部の結果に基づき保全管理部での保全計画および運用管理部での運用計画の見直しを行う構成とする。
　本発明によれば、より低コストでの保全計画作成が可能となる設備管理装置および設備管理方法を提供できる。
実施例１における設備管理システムの機能構成図である。 実施例１における設備管理システムのハードウェアイメージの構成図である。 実施例１における保全管理部の機能構成図である。 実施例１における運用管理部の機能構成図である。 実施例１における異常度検知結果と消費エネルギー変化の関係説明図である。 実施例１におけるエネルギー管理部の機能構成図である。 実施例１における保全コストと消費エネルギー増加コストとの関係説明図である。 実施例２における設備管理装置の機能構成図である。 実施例２における消費エネルギー上限値を加味した稼働率抑制の説明図である。 実施例３における設備管理装置の機能構成図である。 実施例３における消費エネルギー変化の推定の説明図である。 実施例４における消費エネルギー変化モデル作成部の機能構成図である。 実施例５における状態計測部と異常検知部の機能構成図である。
　以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
　図１は、本実施例における製造設備などの設備を管理する設備管理システムの機能構成図である。図１において、設備管理システムは、状態計測部１０１とネットワーク１５０と設備管理装置１００で構成される。
　状態計測部１０１は、例えば工場内の空調ファンや製造設備であるモータ等の産業機器に接続されており、産業機器の状態を電流センサや振動センサ、騒音計などの各種センサを用いて計測したり、産業機器の制御装置内の信号から状態を計測する。
　設備管理装置１００は、状態計測部１０１で計測した結果をネットワーク１５０を介して受信する。
　設備管理装置１００は、異常検知部１０２と保全管理部１０３と運用管理部１０４と消費エネルギー変化推定部１０６とエネルギー管理部１０７とコスト比較部１０８を有する。
　なお、設備管理装置１００のハードウェアイメージを図２に示す。図２において、設備管理装置１００は、一般的な情報処理装置である、処理装置（ＣＰＵ）２０１と記憶装置（メモリ）２０２と表示装置２０３と入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０４とを有する装置によって実現される。すなわち、異常検知部１０２と保全管理部１０３と運用管理部１０４と消費エネルギー変化推定部１０６とエネルギー管理部１０７とコスト比較部１０８の各処理は、メモリ２０２に格納されたそれらを処理するプログラム及びデータに基づいてＣＰＵ２０１がソフトウェア処理することにより実行される。なお、入出力Ｉ／Ｆを介してネットワーク１５０と接続され、状態計測部１０１で計測した結果を得る。また、表示装置２０３により、後述する立案した保全計画や運用計画を表示する。
　図１において、異常検知部１０２は、状態計測部１０１で計測した結果を用いて、産業機器の故障の兆候や正常とは異なる挙動を検知する。通常、故障の兆候となるような異常が検知された場合、検知された情報は保全管理部１０３や運用管理部１０４に送付される。
　図３は、本実施例における保全管理部１０３の機能構成図である。図３において、保全管理部１０３では、データベースである保全設備情報３０１や保全作業項目３０２の情報に基づき保全計画部３０６で保全計画を立案し、保全計画と保全作業コスト３０３や部品交換コスト３０４などの情報から保全コスト推定部３０５で保全コストを推定する。
　図４は、本実施例における運用管理部１０４の機能構成図である。図４において、運用管理部１０４では、いつまでにいくつ必要か等の生産計画４０１に対応するための、設備をいつ動かすのか等の運用計画を運用計画部４０２で立案する。
　このような保全管理部１０３と運用管理部１０４に異常検知の結果が送付されると、故障を未然に防ぐために運用の停止や保全作業の修正が行われる。
　ここで、状態計測をしている産業機器が消費エネルギーの大きな機器、例えばファンやポンプ、ヒータなどであった場合、異常が検知されたあとにそれらの消費エネルギーが通常よりも増加してしまうことがある。図５に異常度検知結果と消費エネルギー変化の例を示す。図５においては、ある産業機器に関して、異常検知部１０２において劣化Ａ（実線）と劣化Ｂ（破線）の２つの劣化に関して異常度分析を行っている。異常度分析とは、状態監視結果の正常状態からの逸脱を異常度として検出するもので、異常度がある閾値を超えたタイミングで異常が検知されたとするものである。図５の上段において、劣化Ａが劣化Ｂよりも早く検知されており、最終的には劣化Ｂの異常度が劣化Ａを上回っている。この時、異常度分析に用いる分析モデルの一部などを活用して、消費エネルギーが正常状態と比較してどのように変化するかを算出することができる。図５の下段にその例を示す。上段の異常検知タイミング移行において、それぞれの劣化に対応する消費エネルギー変化率が上昇し、機器の劣化により消費エネルギーが増加傾向にあることが分かる。ただし、異常度の増加傾向と消費エネルギーの増加傾向は必ずしも一致するものではない。このように消費エネルギーが通常よりも増加している状態で通常の保全作業時期まで運転を継続したとすると、通常よりも多くのエネルギーコストが必要となる。
　このような消費エネルギー変化傾向の推定を消費エネルギー変化推定部１０６で行う。消費エネルギー変化推定部１０６は、推定した消費エネルギー変化傾向をエネルギー管理部１０７に送付する。
　図６は、本実施例におけるエネルギー管理部１０７の機能構成図である。図６において、エネルギー管理部１０７はエネルギー単価情報６０１を有しており、運用管理部１０４から送付された運用計画に基づきエネルギー消費量を推定するエネルギー消費推定部６０２を有している。そして、これらの情報から消費エネルギーコストを推定するエネルギーコスト推定部６０３を有する。このようなエネルギー管理部１０７に、異常検知後の消費エネルギー増加傾向の情報が送付された場合、増加した消費エネルギーに対応するコスト増加を推定することができる。なお、消費エネルギー制限値６０４については後述する。
　図７は、本実施例における保全コストと消費エネルギー増加コストとの関係を説明する図である。図７において、横軸が前回の保全作業による部品の交換等からの経過時間、縦軸が保全コストと消費エネルギー増加コストを示し、右下がりのグラフ１０が保全コストを示し、右上がりのグラフ２１、２２が消費エネルギー増加コストを示している。また、右上がりのグラフにおいて、異常検知した場合の消費エネルギー増加コストを実線のグラフ２１、異常検知されない場合の消費エネルギー増加コストを破線のグラフ２２で示している。
　図７に示すように、前回の保全作業からの経過時間が長くなるにつれてグラフ２１、２２に示すように消費エネルギー増加コストの影響は大きくなると考えられる。一方、保全作業が遅くなるとライフサイクル全体で見た保全作業回数が減るためグラフ１０に示すように保全コストが減少する。そのため、これらのバランスにより最適な保全タイミングを導出することが可能となる。例えば、異常が検知されない場合の最適保全計画タイミングはグラフ１０とグラフ２２の交点であるのに対して、異常が検知されて消費エネルギーが増加した場合は、その修正後の最適保全計画タイミングはグラフ１０とグラフ２１の交点となり、その最適時期が短くなり、保全計画を前倒しに修正することで全体のコストを抑制することが出来る。
　このようなコスト比較をコスト比較部１０８で行う。ただし、異常検知の結果、消費エネルギーが低下する場合もあり、その場合は故障に至らない限り保全計画を後ろ倒しに修正する場合もある。コスト比較部１０８の出力を受けて、保全管理部１０３での保全計画および運用管理部１０４での運用計画の見直しが行われる。
　このように、本実施例によれば、設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理装置であって、設備の状態を計測した情報に基づき設備の異常を検知する異常検知部と、異常の検知結果を入力とし設備の保全を管理し保全コストの算出と保全計画を立案する保全管理部と、異常の検知結果を入力とし設備の運用を管理し運用計画を立案する運用管理部と、異常の検知結果から設備の消費エネルギーの変化を推定する消費エネルギー変化推定部と、推定した消費エネルギーの変化を入力とし設備の消費エネルギーを管理しエネルギーコストを算出するエネルギー管理部と、エネルギー管理部と保全管理部で算出されたコスト情報を比較するコスト比較部を備え、コスト比較部の結果に基づき保全管理部での保全計画および運用管理部での運用計画の見直しを行う設備管理装置を構成できる。
　また、設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理方法であって、設備の状態を計測した情報に基づき設備の異常を検知し、異常の検知結果を入力とし設備の保全を管理し保全コストの算出と保全計画を立案し、異常の検知結果を入力とし設備の運用を管理し運用計画を立案し、異常の検知結果から設備の消費エネルギーの変化を推定し、推定した消費エネルギーの変化を入力とし設備の消費エネルギーを管理しエネルギーコストを算出し、保全コストとエネルギーコストを比較し、比較結果に基づき保全計画および運用計画の見直しを行う設備管理方法を構成できる。
　以上のように本実施例によれば、発生頻度の少ない突発故障が起きた際にも正確に消費エネルギーへの影響を算出することが出来、より低コストでの保全計画や運用計画の作成が可能となる。
　図８は、本実施例における設備管理装置の機能構成図である。図８において、図１と同じ機能を有する構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。図８において図１と異なる点は、保全管理部１０３とコスト比較部１０８がなく、エネルギー管理部１０７の出力で運用管理部１０４を制御する点である。すなわち、エネルギー管理部１０７には、図６の消費エネルギー制限値６０４に示すように、消費エネルギー削減や電力契約料抑制の観点から消費エネルギーの上限値が定められている場合がある。
　図９は、本実施例における消費エネルギー上限値を加味した稼働率抑制の説明図である。図９に示すように、ある時刻で異常検知すると、その異常検知により消費エネルギーが増加すると推定され、エネルギー管理部１０７で推定された消費エネルギー推定量が消費エネルギー上限値を超えると推定された場合、運用管理部１０４にその情報を送付し装置の稼働率を抑制するように運用計画を修正する。これにより、実際の消費エネルギーは抑制した稼働率に対応して小さくなり、劣化により消費エネルギーが増加したとしても次の保全作業まで運用を継続することが可能となる。また、保全作業後には、消費エネルギーの増加がなくなるため、稼働率を正常に戻すことが出来る。
　なお、本実施例は、消費エネルギー上限値を加味した運用管理を特徴とするが、図１における保全管理部１０３とコスト比較部１０８による保全管理と運用管理を併用してもよい。
　このように、本実施例によれば、設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理装置であって、設備の状態を計測した情報に基づき設備の異常を検知する異常検知部と、異常の検知結果を入力とし設備の運用を管理し運用計画を立案する運用管理部と、異常の検知結果から設備の消費エネルギーの変化を推定する消費エネルギー変化推定部と、推定した消費エネルギーの変化を入力とし設備の消費エネルギー量が消費エネルギー上限値を超えるかを推定するエネルギー管理部を備え、運用管理部は、エネルギー管理部が推定した結果に基づき運用計画の見直しを行う設備管理装置を構成できる。
　また、設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理方法であって、設備の状態を計測した情報に基づき設備の異常を検知し、異常の検知結果を入力とし設備の運用を管理し運用計画を立案し、異常の検知結果から設備の消費エネルギーの変化を推定し、推定した消費エネルギーの変化を入力とし設備の消費エネルギー量が消費エネルギー上限値を超えるかを判定し、判定した結果に基づき運用計画の見直しを行う設備管理方法を構成できる。
　図１０は、本実施例における設備管理装置１００の機能構成図である。図１０において、図１と同じ機能を有する構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。図１０において図１と異なる点は、異常度履歴１２１と消費エネルギー履歴１２２と消費エネルギー変化モデル作成部１２３からなる消費エネルギー変化モデル作成装置１２０を有する点である。
　図１０において、異常度履歴１２１は、過去の運用時における異常度検知結果の履歴を保存する。また、消費エネルギー履歴１２２は、過去の運用時における消費エネルギーの変化履歴を保存する。
　保存された消費エネルギー及び異常度の履歴の例を図１１に示す。図１１の上段に示すように、時刻の経過に伴い装置が劣化し消費エネルギーが増加していることが履歴として保存されている。この時、保全作業をすることで作業内容に対応する装置の劣化が回復し、消費エネルギーが低下している。また、図１１の中段に示すように、上段の消費エネルギーが観測された際の劣化Ａ、劣化Ｂ二つの異常度検知結果の履歴を示す。時刻の経過に伴いそれぞれの劣化の異常度が増加しており、劣化に対応する保全作業を行った後に異常度が低下していることが分かる。このような二つの履歴から、図１０に示す消費エネルギー変化モデル作成部１２３において回帰分析などを用いて図１１下段に示すような、設備の異常度と設備の消費エネルギーの変化の関係性を示す、消費エネルギー変化の異常度依存性である消費エネルギー変化モデルを算出する。このようにして消費エネルギー変化モデルを算出することで、異常検知から直接消費エネルギー変化を求められない場合においても、機器の劣化と消費エネルギーの変化の関係性を評価することができる。また、この消費エネルギー変化モデルを用いることで、過去に起きたことがないような劣化の程度の組み合わせにおいても、消費エネルギー変化モデルと異常検知結果から正確に消費エネルギーの変化を推定することが可能となる。また、このようにして推定された消費エネルギー変化をエネルギー管理部１０７に送付することで、消費エネルギーコストを推定し、保全管理部１０３から推定された保全コストとコスト比較部１０８での比較結果に基づき保全計画を修正することで、全体のコストを削減することが出来る。
　図１２は、本実施例における消費エネルギー変化モデル作成装置１２０の機能構成図である。図１２において、図１０と同じ機能を有する構成は同じ符号を付し、その説明は省略する。図１２は、図１０における消費エネルギー変化モデル作成装置１２０の変形例であって、本実施例における設備管理装置は、消費エネルギー変化モデル作成装置１２０以外は図１０と同じである。図１２において、図１０における消費エネルギー変化モデル作成装置１２０と異なる点は、異常度履歴１２１と消費エネルギー履歴１２２を複数有する点である。
　異常度履歴１２１と消費エネルギー履歴１２２から消費エネルギー変化モデルを算出する場合、これらの履歴が統計的に十分ある必要がある。特に、異常度履歴に関して、発生頻度の低い故障に関する劣化の場合、単一の運用者の情報では十分な履歴を得られない場合がある。この場合、設備管理システムの提供者が、同様のシステムを運用する複数の運用者から異常度履歴１２１と消費エネルギー履歴１２２を提供してもらい、設備管理システムの提供者が消費エネルギー変化モデルを消費エネルギー変化モデル作成部１２３で作成することで、個々の運用者では十分な履歴が得られない場合でも、高い精度で消費エネルギー変化モデルを作成することが出来る。
　なお、消費エネルギー変化モデル作成装置１２０を単独の装置として運用し、作成した消費エネルギー変化モデルを設備管理システムの運用者に送付し提供するシステムやビジネスモデルが構築できる。これにより、設備管理システムは、高い精度での消費エネルギー変化モデルを利用でき、正確に消費エネルギーの変化を推定することが可能となる。そして、保全コストと消費エネルギーコストの比較結果に基づき保全計画を修正することで、より全体のコストを削減することが可能となる。
　このように、本実施例によれば、設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理装置に用いる消費エネルギー変化モデル作成装置であって、消費エネルギー変化モデルは、設備の異常度と設備の消費エネルギーの変化の関係性を示すモデルであり、設備の異常の検知履歴と設備の消費エネルギーの変化履歴を複数の設備運用者から取得し、それらの履歴から消費エネルギー変化モデルを作成し、作成した消費エネルギー変化モデルを設備運用者に送付する消費エネルギー変化モデル作成装置を構成できる。
　図１３は、本実施例における状態計測部と異常検知部の機能構成図である。図１３において、状態計測部として電流を計測する電流計測部１３０を用いて、異常検知部１０２で電動機などの回転機を備えた産業機器の異常を検知する。異常検知部１０２は、特徴量算出部１３１、正常モデル作成部１３２、異常分析部１３３で構成される。
　特徴量算出部１３１は、電流計測の結果から算出した電流の基本波周波数強度や電流実効値、交流電流から算出した直流電流の平均値のうちどれか一つを特徴量として算出する。また、正常モデル作成部１３２は、設備が正常な場合の特徴量のモデルを生成する。そして、異常分析部１３３は、計測された特徴量と正常モデル作成部１３２で生成された正常な場合の特徴量のモデルと比較し、異常分析を行ない、異常度を出力する。
　このように、特徴量を用いることで、異常検知と同時に消費エネルギーの変化も推定することで出来るようになり、計測コストを抑えつつ精度の高い消費エネルギー変化の推定を行うことが出来る。
　以上実施例について説明したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、本発明が、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に、他の実施例の構成を加えることも可能となる。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能となる。
１００：設備管理装置、１０１：状態計測部、１０２：異常検知部、１０３：保全管理部、１０４：運用管理部、１０６：消費エネルギー変化推定部、１０７：エネルギー管理部、１０８：コスト比較部、１２０：消費エネルギー変化モデル作成装置、１２１：異常度履歴、１２２：消費エネルギー履歴、１２３：消費エネルギー変化モデル作成部、１３０：電流計測部、１３１：特徴量算出部、１３２：正常モデル作成部、１３３：異常分析部、１５０：ネットワーク

Claims (9)

  1. 設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理装置であって、
    前記設備の状態を計測した情報に基づき該設備の異常を検知する異常検知部と、
    前記異常の検知結果を入力とし前記設備の保全を管理し保全コストの算出と保全計画を立案する保全管理部と、
    前記異常の検知結果を入力とし前記設備の運用を管理し運用計画を立案する運用管理部と、
    前記異常の検知結果から前記設備の消費エネルギーの変化を推定する消費エネルギー変化推定部と、
    前記推定した消費エネルギーの変化を入力とし前記設備の消費エネルギーを管理しエネルギーコストを算出するエネルギー管理部と、
    前記エネルギー管理部と前記保全管理部で算出されたコスト情報を比較するコスト比較部を備え、
    前記コスト比較部の結果に基づき前記保全管理部での保全計画および前記運用管理部での運用計画の見直しを行うことを特徴とする設備管理装置。
  2. 設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理装置であって、
    前記設備の状態を計測した情報に基づき該設備の異常を検知する異常検知部と、
    前記異常の検知結果を入力とし前記設備の運用を管理し運用計画を立案する運用管理部と、
    前記異常の検知結果から前記設備の消費エネルギーの変化を推定する消費エネルギー変化推定部と、
    前記推定した消費エネルギーの変化を入力とし前記設備の消費エネルギー量が消費エネルギー上限値を超えるかを推定するエネルギー管理部を備え、
    前記運用管理部は、前記エネルギー管理部が推定した結果に基づき前記運用計画の見直しを行うことを特徴とする設備管理装置。
  3. 請求項１に記載の設備管理装置であって、
    前記異常の検知履歴と前記消費エネルギーの履歴から異常の検知結果が消費エネルギーに与える影響をモデル化する消費エネルギー変化モデルを作成する消費エネルギー変化モデル作成部を備え、
    前記消費エネルギー変化推定部は、前記異常の検知結果と前記消費エネルギー変化モデルから前記設備の消費エネルギーの変化を推定することを特徴とする設備管理装置。
  4. 請求項３に記載の設備管理装置であって、
    前記消費エネルギー変化モデル作成部は、前記異常の検知履歴と前記消費エネルギーの履歴を複数の設備運用者から取得し、それらの履歴から前記消費エネルギー変化モデルを作成することを特徴とする設備管理装置。
  5. 請求項１から４の何れか１項に記載の設備管理装置において、
    前記設備の状態を計測した情報は電流センサを用いて計測した情報であって、
    前記異常検知部は、基本波周波数の電流強度、電流実効値、直流電流平均値のうちの少なくとも一つを特徴量として算出する特徴量算出部と、
    前記設備が正常な場合の特徴量のモデルを生成する正常モデル作成部と、
    前記算出された特徴量と前記正常な場合の特徴量のモデルと比較し異常度を出力する異常分析部を有することを特徴とする設備管理装置。
  6. 設備の運用や保全の計画策定を支援する設備管理方法であって、
    前記設備の状態を計測した情報に基づき該設備の異常を検知し、
    前記異常の検知結果を入力とし前記設備の保全を管理し保全コストの算出と保全計画を立案し、
    前記異常の検知結果を入力とし前記設備の運用を管理し運用計画を立案し、
    前記異常の検知結果から前記設備の消費エネルギーの変化を推定し、
    前記推定した消費エネルギーの変化を入力とし前記設備の消費エネルギーを管理しエネルギーコストを算出し、
    前記保全コストと前記エネルギーコストを比較し、
    該比較結果に基づき前記保全計画および前記運用計画の見直しを行うことを特徴とする設備管理方法。
  7. 請求項６に記載の設備管理方法であって、
    前記異常の検知履歴と前記消費エネルギーの履歴から異常の検知結果が消費エネルギーに与える影響をモデル化する消費エネルギー変化モデルを作成し、
    前記異常の検知結果と前記消費エネルギー変化モデルから前記設備の消費エネルギーの変化を推定することを特徴とする設備管理方法。
  8. 請求項７に記載の設備管理方法であって、
    前記異常の検知履歴と前記消費エネルギーの履歴を複数の設備運用者から取得し、それらの履歴から前記消費エネルギー変化モデルを作成することを特徴とする設備管理方法。
  9. 請求項６から８の何れか１項に記載の設備管理方法において、
    前記設備の状態を計測した情報は電流センサを用いて計測した情報であって、
    前記異常の検知は、
    基本波周波数の電流強度、電流実効値、直流電流平均値のうちの少なくとも一つを特徴量として算出し、
    前記設備が正常な場合の特徴量のモデルを生成し、
    前記算出された特徴量と前記正常な場合の特徴量のモデルと比較し異常度を出力することを特徴とする設備管理方法。
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