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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-27
(45)【発行日】2024-04-04
(54)【発明の名称】設備監視支援装置、方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G05B 23/02 20060101AFI20240328BHJP
B21D 1/02 20060101ALI20240328BHJP
【ＦＩ】
G05B23/02 302T
B21D1/02 Z
G05B23/02 T
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2020094445
(22)【出願日】2020-05-29
(65)【公開番号】P2021189756
(43)【公開日】2021-12-13
【審査請求日】2023-04-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000203977
【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100090273
【弁理士】
【氏名又は名称】國分 孝悦
(72)【発明者】
【氏名】中川 繁政
(72)【発明者】
【氏名】木之下 汰世
(72)【発明者】
【氏名】山口 善三
(72)【発明者】
【氏名】▲濱▼元 勲
(72)【発明者】
【氏名】岩村 健
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２１５８６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－６１５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１５７６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１９６０１４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－３９３５６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ ２３／０２
Ｂ２１Ｄ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
設備の状態変化の監視を支援するための設備監視支援装置であって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、ｊ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉ、ｊで測定した前記状態情報ｘ i 、ｘ j 、時間ｔを用いて、式（１）により表される指標ａ PE を算出する指標算出手段とを備え、
前記式（１）は、バネのポテンシャルエネルギーの概念をデータ間に応用して、Ｎ個の標本（ｘ 1 ，ｘ 2 ，・・・，ｘ N ）が互いにバネに繋がれた状態に拡張し、式（６）のように、ポテンシャルエネルギーの総和を、組合せの総数Ｎ 2 で割って平均値としたものであることを特徴とする設備監視支援装置。
【数1】
【請求項2】
設備の状態変化の監視を支援するための設備監視支援装置であって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉで測定した前記状態情報ｘi、Ｎ個の前記状態情報の平均値μ、時間ｔを用いて、式（２）により表される指標ａSDを算出する指標算出手段とを備えたことを特徴とする設備監視支援装置。
【数2】
【請求項3】
前記指標算出手段で算出した前記指標を、予め設定された閾値と比較する比較手段と、前記比較手段での比較の結果、前記指標が前記閾値を超えている場合に通知を行う通知手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の設備監視支援装置。
【請求項4】
過去の所定の期間における前記設備の稼働時に、前記複数箇所に設置された前記センサで測定した前記状態情報の実績値のデータセットに基づいて、前記閾値を設定する閾値設定手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の設備監視支援装置。
【請求項5】
前記閾値設定手段は、前記データセットを用いて算出した前記指標を値の大きいものから順に並べ、上位から所定の割合に該当する値を、前記閾値とすることを特徴とする請求項４に記載の設備監視支援装置。
【請求項6】
前記設備は、前記対象部とするローラを含み、前記ローラの両端の軸受に前記センサが設置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の設備監視支援装置。
【請求項7】
設備の状態変化の監視を支援するための設備監視支援方法であって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、ｊ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉ、ｊで測定した前記状態情報ｘ i 、ｘ j 、時間ｔを用いて、式（１）により表される指標ａ PE を算出する指標算出ステップとを有し、
前記式（１）は、バネのポテンシャルエネルギーの概念をデータ間に応用して、Ｎ個の標本（ｘ 1 ，ｘ 2 ，・・・，ｘ N ）が互いにバネに繋がれた状態に拡張し、式（６）のように、ポテンシャルエネルギーの総和を、組合せの総数Ｎ 2 で割って平均値としたものであることを特徴とする設備監視支援方法。
【数3】
【請求項8】
設備の状態変化の監視を支援するための設備監視支援方法であって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉで測定した前記状態情報ｘi、Ｎ個の前記状態情報の平均値μ、時間ｔを用いて、式（２）により表される指標ａSDを算出する指標算出ステップとを有することを特徴とする設備監視支援方法。
【数4】
【請求項9】
設備の状態変化の監視を支援するためのプログラムであって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、ｊ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉ、ｊで測定した前記状態情報ｘ i 、ｘ j 、時間ｔを用いて、式（１）により表される指標ａ PE を算出する指標算出手段としてコンピュータを機能させ、
前記式（１）は、バネのポテンシャルエネルギーの概念をデータ間に応用して、Ｎ個の標本（ｘ 1 ，ｘ 2 ，・・・，ｘ N ）が互いにバネに繋がれた状態に拡張し、式（６）のように、ポテンシャルエネルギーの総和を、組合せの総数Ｎ 2 で割って平均値としたものであることを特徴とするプログラム。
【数5】
【請求項10】
設備の状態変化の監視を支援するためのプログラムであって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉで測定した前記状態情報ｘi、Ｎ個の前記状態情報の平均値μ、時間ｔを用いて、式（２）により表される指標ａSDを算出する指標算出手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【数6】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、設備の状態変化の監視を支援するための設備監視支援装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
設備を監視するために、設備に、状態情報を測定するセンサを設置することがある。
この場合に、センサで測定した状態情報をセンサ単位で解析するだけでは、設備の状態変化を的確に捉えられないおそれがある。
この場合に、センサで測定した状態情報をセンサ単位で解析するだけでは、設備の状態変化を的確に捉えられないおそれがある。
【0003】
設備の監視に関する技術として、例えば特許文献１には、診断対象のプラントに設置される各種センサからの複数の計測データに対し、適応共鳴理論により正常時のデータで判別したカテゴリーに属するデータと複数の計測データとの空間上の距離の差分に基づき、診断対象のプラント全体の異常度を求める構成が開示されている。また、例えば特許文献２には、機械設備の稼動情報の正常範囲を示す正常モデルに基づいて、機械設備の異常予兆の有無を診断する異常予兆診断装置であって、センサが属するグループに対応付けられた正常モデルと、当該正常モデルに対応するセンサの各検出値と、に基づいて、機械設備の異常予兆の有無を診断する構成が開示されている。
しかしながら、特許文献１、２の技術では、カテゴリー判別や正常モデルが必要で、監視の仕組みが複雑になり、適用できる対象が限定される懸念がある。
しかしながら、特許文献１、２の技術では、カテゴリー判別や正常モデルが必要で、監視の仕組みが複雑になり、適用できる対象が限定される懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０１８／０５１５６８号
【文献】特許第６６１５９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、設備の状態変化を容易かつ的確に捉えられるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の設備監視支援装置は、設備の状態変化の監視を支援するための設備監視支援装置であって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、ｊ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉ、ｊで測定した前記状態情報ｘi、ｘj、時間ｔを用いて、式（１）により表される指標ａPEを算出する指標算出手段とを備え、前記式（１）は、バネのポテンシャルエネルギーの概念をデータ間に応用して、Ｎ個の標本（ｘ1，ｘ2，・・・，ｘN）が互いにバネに繋がれた状態に拡張し、式（６）のように、ポテンシャルエネルギーの総和を、組合せの総数Ｎ2で割って平均値としたものであることを特徴とする。
また、本発明の設備監視支援装置は、設備の状態変化の監視を支援するための設備監視支援装置であって、前記設備に含まれる対象部の複数箇所に設置された、状態情報を測定するセンサから、前記状態情報を取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記複数箇所での前記状態情報に基づいて、前記センサの識別子ｉ、前記センサの設置箇所の数Ｎ（Ｎ≧２）、前記センサｉで測定した前記状態情報ｘi、Ｎ個の前記状態情報の平均値μ、時間ｔを用いて、式（２）により表される指標ａSDを算出する指標算出手段とを備えたことを特徴とする。
【数5】
【数6】
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、設備の状態変化を容易かつ的確に捉えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態に係る設備監視支援装置の機能構成を示す図である。
【図2】対象部の例であるプレッシャロールの概要を説明するための図である。
【図3】バネのポテンシャルエネルギーを説明するための図である。
【図4】データ間のポテンシャルエネルギーの概念図である。
【図5】指標ａPEの時系列変化及び閾値ａPEthの例を示す特性図である。
【図6】実績値のデータセットにおける、降順に並べた際のデータ数と指標ａPEとの関係の例を示す特性図である。
【図7】第１の実施形態に係る設備監視支援装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図8】指標ａSDの時系列変化及び閾値ａSDthの例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
まず、図２を参照して、本実施形態で対象とする設備、及び設備に含まれる対象部について述べる。
本実施形態では、鋼板の矯正用の設備に含まれるプレッシャロール２０１を対象部とする。図２は、プレッシャロール２０１の概要を説明するための図であり、（ａ）はプレッシャロール２０１を含む機器の正面図、（ｂ）はプレッシャロール２０１及びバックアップロール２０２を示す側面図である。プレッシャロール２０１は、不図示のペイオフリールから巻き戻される鋼板を押圧するためのロールであり、その両端（ワークサイド（ＷＳ）、ドライブサイド（ＤＳ））が軸受２０３ａ、２０３ｂを介して支持部２０４で支持される。プレッシャロール２０１の背部には、バックアップロール２０２が設置される。
［第１の実施形態］
まず、図２を参照して、本実施形態で対象とする設備、及び設備に含まれる対象部について述べる。
本実施形態では、鋼板の矯正用の設備に含まれるプレッシャロール２０１を対象部とする。図２は、プレッシャロール２０１の概要を説明するための図であり、（ａ）はプレッシャロール２０１を含む機器の正面図、（ｂ）はプレッシャロール２０１及びバックアップロール２０２を示す側面図である。プレッシャロール２０１は、不図示のペイオフリールから巻き戻される鋼板を押圧するためのロールであり、その両端（ワークサイド（ＷＳ）、ドライブサイド（ＤＳ））が軸受２０３ａ、２０３ｂを介して支持部２０４で支持される。プレッシャロール２０１の背部には、バックアップロール２０２が設置される。
【0010】
対象部とするプレッシャロール２０１において、その両端の軸受２０３ａ、２０３ｂに、センサ２０５ａ、２０５ｂが設置される。センサ２０５ａ、２０５ｂは、例えばセンサ機能及び無線通信機能が一体となった無線センサであり、状態情報を測定して、その測定値を無線通信で送信することができる。本実施形態では、センサ２０５ａ、２０５ｂは、状態情報として温度を測定して、その測定値を無線通信で送信する。
【0011】
図１に、実施形態に係る設備監視支援装置１００の機能構成を示す。
設備監視支援装置１００は、入力部１０１と、閾値設定部１０２と、指標算出部１０３と、比較部１０４と、通知部１０５とを備える。
設備監視支援装置１００は、入力部１０１と、閾値設定部１０２と、指標算出部１０３と、比較部１０４と、通知部１０５とを備える。
【0012】
入力部１０１は、設備の稼働時に、各センサ２０５ａ、２０５ｂから、無線通信を介して温度の測定値を入力して取得する。入力部１０１は、設備の稼働時に例えば一定間隔（時刻ｔ毎）で、各センサ２０５ａ、２０５ｂから温度の測定値を取得する。本実施形態では、入力部１０１が本発明でいう取得手段として機能する。
【0013】
閾値設定部１０２は、過去の所定の期間における設備の稼働時に、各センサ２０５ａ、２０５ｂで測定した温度の実績値のデータセットに基づいて、後述する指標ａPEに対する閾値ａPEthを設定する。所定の期間は、設備の稼働状況や、対象部の種別等に応じて適宜設定されればよいが、多数の実績値を含むデータセットを用意するために例えば数カ月程度とすればよい。本実施形態では、閾値設定部１０２が本発明でいう閾値設定手段として機能する。
【0014】
指標算出部１０３は、入力部１０１で取得した各センサ２０５ａ、２０５ｂで測定した温度に基づいて、式（１）により表される、対象部の状態変化を監視するための指標ａPEを算出する。ｉ，ｊはセンサの識別子、Ｎ（Ｎ≧２）はセンサの設置箇所の数（＝センサの数）、ｘi、ｘjはセンサｉ、ｊで測定した温度、ｔは時間である。式（１）に示すように、指標ａPEは、センサが設置される複数箇所のうちの２箇所での温度の差の２乗和を含む。本実施形態では、プレッシャロール２０１の両端の軸受２０３ａ、２０３ｂにセンサ２０５ａ、２０５ｂが設置されており、Ｎ＝２である。本実施形態では、指標算出部１０３が本発明でいう指標算出手段として機能する。
【0015】
【数1】
【0016】
比較部１０４は、指標算出部１０３で算出した指標ａPEを、設定部１０２で予め設定された閾値ａPEthと比較する。本実施形態では、比較部１０４が本発明でいう比較手段として機能する。
【0017】
通知部１０５は、比較部１０４での比較の結果、指標ａPEが閾値ａPEthを超えている場合に、対象部の状態変化があったものとして、例えばアラームを発する等の通知を行う。本実施形態では、通知部１０５が本発明でいう通知手段として機能する。
【0018】
このようにした設備監視支援装置１００は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータ装置により構成され、ＣＰＵが例えばＲＯＭに記憶された所定のプログラムを実行することにより、各部１０１～１０５の機能が実現される。
【0019】
ここで、対象部の状態変化を監視するための指標ａPEについて説明する。
本願発明者は、データ間のポテンシャルエネルギーを用いた指標ａPEを検討した。
図３は、バネのポテンシャルエネルギーを説明するための図である。また、図４は、データ間のポテンシャルエネルギーの概念図である。
図３に示すように、バネのポテンシャルエネルギーＰＥは、バネ定数をｋとし、バネの自然長からの伸びをΔｘとすれば、式（３）で与えられる。
ＰＥ＝ｋ（Δｘ）2／２ ・・・（３）
本願発明者は、データ間のポテンシャルエネルギーを用いた指標ａPEを検討した。
図３は、バネのポテンシャルエネルギーを説明するための図である。また、図４は、データ間のポテンシャルエネルギーの概念図である。
図３に示すように、バネのポテンシャルエネルギーＰＥは、バネ定数をｋとし、バネの自然長からの伸びをΔｘとすれば、式（３）で与えられる。
ＰＥ＝ｋ（Δｘ）2／２ ・・・（３）
【0020】
このようなバネのポテンシャルエネルギーの概念を、２つのデータ間に応用することを検討する。バネ定数をｋ＝１とし、バネの伸びΔｘはデータ間の差と考える。すなわち、
２つの変数をｘA，ｘBとするとき、Δｘは式（４）のように表される。
Δｘ＝ｘA－ｘB ・・・（４）
このとき、２つの変数ｘA，ｘBのデータ間のポテンシャルエネルギーＰＥ（ｘA，ｘB）は、式（５）で与えられる。
ＰＥ（ｘA，ｘB）＝（ｘA－ｘB）2／２ ・・・（５）
２つの変数をｘA，ｘBとするとき、Δｘは式（４）のように表される。
Δｘ＝ｘA－ｘB ・・・（４）
このとき、２つの変数ｘA，ｘBのデータ間のポテンシャルエネルギーＰＥ（ｘA，ｘB）は、式（５）で与えられる。
ＰＥ（ｘA，ｘB）＝（ｘA－ｘB）2／２ ・・・（５）
【0021】
式（５）は、２個の標本（ｘA，ｘB）がバネで繋がれた状態のポテンシャルエネルギーを示すが、図４に示すように、この考えをＮ個の標本（ｘ1，ｘ2，・・・，ｘN）が互いにバネに繋がれた状態に拡張し、ポテンシャルエネルギーの平均値を求める。すなわち、式（６）のように、ポテンシャルエネルギーの総和を、組合せの総数Ｎ2で割って平均値とする。
【0022】
【数2】
【0023】
指標算出部１０３では、この考えに従って、式（１）により表される、データ間のポテンシャルエネルギーを用いた指標ａPEを算出する。ある時刻ｔにおけるＮ個のセンサで測定した温度（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ），・・・，ｘN（ｔ））に対して、センサｉで測定した温度をｘi、センサｊで測定した温度をｘjとして、その差の２乗和を２Ｎ2で割ることにより、指標ａPEを算出する。式（１）は、上述したように、バネのポテンシャルエネルギーＰＥの式（３）を拡張したものであり、力学的にはＮ個の標本が互いにバネで繋がれた状態のポテンシャルエネルギーの平均値と解釈することができる。すなわち、各温度間の差のポテンシャルエネルギーの平均値を求めるものである。
【0024】
設備の稼働時において、対象部が安定な状態にあるとき、指標ａPEの値は比較的小さく、その変動は少ないが、対象部が不安定な状態に変化するとき、データ間のポテンシャルエネルギーが大きくなり、指標ａPEが大きくなる傾向になる。このように時刻ｔ毎に、式（１）により表される指標ａPEを算出することにより、対象部の状態変化の監視を行うことが可能になる。
図５に、プレッシャロール２０１を対象部とした場合に指標算出部１０３で算出した指標ａPEの時系列変化の例を示す。横軸が時間、縦軸が指標ａPEであり、特性線５０１が指標ａPEの時系列変化を表す。
図５に、プレッシャロール２０１を対象部とした場合に指標算出部１０３で算出した指標ａPEの時系列変化の例を示す。横軸が時間、縦軸が指標ａPEであり、特性線５０１が指標ａPEの時系列変化を表す。
【0025】
次に、指標ａPEに対する閾値ａPEthについて説明する。
閾値ａPEthは、過去の所定の期間における設備の稼働時に、対象部の複数箇所に設置されたセンサで測定した状態情報の実績値のデータセットに基づいて設定される。
具体的には、実績値のデータセットを用いて算出した指標ａPEを値の大きいものから順に並べ、上位から所定の割合（パーセンタイル）に該当する値を、閾値ａPEthとする。閾値ａPEthは、設備の異常を判断するものではなく、対象部の状態変化を抽出するものであり、データセットは、設備が正常といえる期間、換言すれば設備に明らかな異常が発生していない期間における実績値により構成されるものとする。
閾値ａPEthは、過去の所定の期間における設備の稼働時に、対象部の複数箇所に設置されたセンサで測定した状態情報の実績値のデータセットに基づいて設定される。
具体的には、実績値のデータセットを用いて算出した指標ａPEを値の大きいものから順に並べ、上位から所定の割合（パーセンタイル）に該当する値を、閾値ａPEthとする。閾値ａPEthは、設備の異常を判断するものではなく、対象部の状態変化を抽出するものであり、データセットは、設備が正常といえる期間、換言すれば設備に明らかな異常が発生していない期間における実績値により構成されるものとする。
【0026】
例えばデータセットＤ＝[Ｘ(1)，Ｘ(2)，・・・，Ｘ(L)]に対して、実績値Ｘ()毎に指標ａPE、すなわち[ａPE（Ｘ(1)），ａPE（Ｘ(2)），・・・，ａPE（Ｘ(L)）]を算出し、値の大きいものから降順に並べる。実績値Ｘ()の数Ｌ＝２０００とした場合、例えば上位から１％に該当する指標ａPEの値（１パーセンタイル値）は、指標ａPE、具体的には[ａPE（Ｘ(1)），ａPE（Ｘ(2)），・・・，ａPE（Ｘ(L)）]の大きい方から２０番目の値になり、この値を閾値ａPEthとして設定する。なお、パーセンタイルとしては１％、３％、５％等、対象部の種別や状態情報の種別等に応じて適宜設定されればよい。
【0027】
図６に、プレッシャロール２０１を対象部とした場合の実績値のデータセットにおける、降順に並べた際のデータ数と指標ａPEとの関係の例を示す。図６に示すように、当該データセットにおいて、設備の稼働時の大部分では、対象部が安定な状態にあり、指標ａPEの値は比較的小さく、その変動は少ない。そして、当該データセットにおいて、データ数は少ないが、対象部が不安定な状態に変化する事象が含まれ、指標ａPEの値が比較的大きくなることがある。
【0028】
閾値設定部１０２では、この考えに従って、過去の所定の期間における設備の稼働時に、各センサ２０５ａ、２０５ｂで測定した温度の実績値のデータセットに基づいて、閾値ａPEthを設定する。
図５に、プレッシャロール２０１を対象部とした場合に閾値設定部１０２で設定した閾値ａPEthを示す。閾値５０２は１パーセンタイル値とした閾値ａPEth、閾値５０３は３パーセンタイル値とした閾値ａPEth、閾値５０４は５パーセンタイル値とした閾値ａPEthを示す。
図５に、プレッシャロール２０１を対象部とした場合に閾値設定部１０２で設定した閾値ａPEthを示す。閾値５０２は１パーセンタイル値とした閾値ａPEth、閾値５０３は３パーセンタイル値とした閾値ａPEth、閾値５０４は５パーセンタイル値とした閾値ａPEthを示す。
【0029】
図７は、設備監視支援装置１００が実行する処理を示すフローチャートである。設備監視支援装置１００は、設備の稼働時に例えば一定間隔（時刻ｔ毎）で、図７のフローチャートの処理を繰り返し実行する。なお、閾値ａPEthは、オフラインでの解析により既に設定されているものとする。
【0030】
ステップＳ１で、入力部１０１は、各センサ２０５ａ、２０５ｂから、無線通信を介して温度の測定値を入力して取得する。
【0031】
ステップＳ２で、指標算出部１０３は、ステップＳ１で取得した各センサ２０５ａ、２０５ｂで測定した温度に基づいて、上述した式（１）により表される指標ａPEを算出する。
【0032】
ステップＳ３で、比較部１０４は、ステップＳ２で算出した指標ａPEを、予め設定された閾値ａPEthと比較する。比較の結果、指標ａPEが閾値ａPEthを超えている場合、ステップＳ４に進み、指標ａPEが閾値ａPEthを超えていない場合、処理を終了する。
【0033】
ステップＳ４で、通知部１０５は、対象部の状態変化があったものとして、例えばアラームを発する等の通知を行う。
【0034】
設備の稼働時において、プレッシャロール２０１が安定な状態にあるとき、その両端ＷＳ、ＤＳの軸受２０３ａ、２０３ｂの温度は同程度であり、指標ａPEの値は比較的小さく、その変動は少ない。この状態から、例えば軸受２０３ａ、２０３ｂの油脂不足、プレッシャロール２０１の水平度の劣化、軸受２０３ａ、２０３ｂの損傷等の不安定な状態に変化するとき、データ間のポテンシャルエネルギーが大きくなり、指標ａPEが大きくなる傾向になる。
実機において両端ＷＳ、ＤＳの軸受２０３ａ、２０３ｂの温度と、プレッシャロール２０１の状態との履歴を実際に解析したところ、指標ａPEを利用して状態変化を的確に捉えられることが確認された。このように指標ａPEが閾値ａPEthを超えて通知があった場合、例えば給油脂を行ったり、水平度の調整を行ったり、休止時に軸受２０３ａ、２０３ｂを交換したりする等の設備保全を行うようにすれば、操業ラインのトラブルの未然防止が可能となり、生産性維持、品質維持に有効である。
実機において両端ＷＳ、ＤＳの軸受２０３ａ、２０３ｂの温度と、プレッシャロール２０１の状態との履歴を実際に解析したところ、指標ａPEを利用して状態変化を的確に捉えられることが確認された。このように指標ａPEが閾値ａPEthを超えて通知があった場合、例えば給油脂を行ったり、水平度の調整を行ったり、休止時に軸受２０３ａ、２０３ｂを交換したりする等の設備保全を行うようにすれば、操業ラインのトラブルの未然防止が可能となり、生産性維持、品質維持に有効である。
【0035】
以上述べたように、設備の稼働時に対象部の複数箇所で同時多点測定を行い、データ間のポテンシャルエネルギーを用いた指標ａPEを算出するようにした。
このようにデータ間のポテンシャルエネルギーを用いた指標ａPEを利用することにより、オンラインで、対象部が不安定な状態に変化することを検知して、対象部の状態変化を的確に捉えることが可能になる。
指標ａPEは、センサ単位でなく、複数箇所のうちの２箇所での状態情報の差の２乗和を含んでおり、対象部単位で解析するものであり、対象部の状態変化を的確に捉えることができる。例えばセンサで温度を測定する場合、センサで測定した温度には環境温度の変化の影響も含まれる。そのため、センサ単位で解析するだけでは、環境温度の変化の影響を受けてしまう。それに対して、指標ａPEは、複数箇所のうちの２箇所での温度の差の２乗和を含むようにしたので、環境温度の変化の影響を除くことができる。
また、指標ａPEを監視すればよく、特許文献１、２の技術のようにカテゴリー判別や正常モデルが不要であり、監視の仕組みが容易で、適用できる対象が限定されない。
以上のように、設備の状態変化を容易かつ的確に捉えることが可能になる。
このようにデータ間のポテンシャルエネルギーを用いた指標ａPEを利用することにより、オンラインで、対象部が不安定な状態に変化することを検知して、対象部の状態変化を的確に捉えることが可能になる。
指標ａPEは、センサ単位でなく、複数箇所のうちの２箇所での状態情報の差の２乗和を含んでおり、対象部単位で解析するものであり、対象部の状態変化を的確に捉えることができる。例えばセンサで温度を測定する場合、センサで測定した温度には環境温度の変化の影響も含まれる。そのため、センサ単位で解析するだけでは、環境温度の変化の影響を受けてしまう。それに対して、指標ａPEは、複数箇所のうちの２箇所での温度の差の２乗和を含むようにしたので、環境温度の変化の影響を除くことができる。
また、指標ａPEを監視すればよく、特許文献１、２の技術のようにカテゴリー判別や正常モデルが不要であり、監視の仕組みが容易で、適用できる対象が限定されない。
以上のように、設備の状態変化を容易かつ的確に捉えることが可能になる。
【0036】
本実施形態では、鋼板の矯正用の設備に含まれるプレッシャロールを対象部として説明したが、これに限定されるものではなく、例えば鋼板の矯正用の設備以外の設備でもよいし、鋼板の矯正用の設備に含まれる他の機器等を対象部としてもよい。
また、一の設備を複数の区分に分け、各区分を対象部として、それぞれに複数のセンサを設置して、複数の区分で同時並行的に状態変化を監視するようにしてもよい。この場合に、区分毎に物理的に同じ状態情報を用いるようにし、各区分においてそれぞれ閾値を設定すればよい。
また、対象部に設置するセンサの数や位置は、対象部の種別や状態情報の種別等に応じて適宜設定されればよい。また、センサで測定する状態情報も、温度に限定されるものではなく、振動、変位、圧力等、対象部の種別等に応じて適宜設定されればよい。
また、一の設備を複数の区分に分け、各区分を対象部として、それぞれに複数のセンサを設置して、複数の区分で同時並行的に状態変化を監視するようにしてもよい。この場合に、区分毎に物理的に同じ状態情報を用いるようにし、各区分においてそれぞれ閾値を設定すればよい。
また、対象部に設置するセンサの数や位置は、対象部の種別や状態情報の種別等に応じて適宜設定されればよい。また、センサで測定する状態情報も、温度に限定されるものではなく、振動、変位、圧力等、対象部の種別等に応じて適宜設定されればよい。
【0037】
また、本実施形態では、設備監視支援装置１００が閾値設定部１０２を備える構成を説明したが、これに限定されるものではない。例えば閾値設定部１０２は、設備監視支援装置１００とは別の装置として構成され、当該別の装置で求められた閾値ａPEthを設備監視支援装置１００に入力するようにしてもよい。また、ユーザが閾値ａPEthを設備監視支援装置１００に手動で入力するようにしてもよい。
【0038】
また、本実施形態では、設備監視支援装置１００が比較部１０４及び通知部１０５を備える構成を説明したが、これに限定されるものではない。例えば設備監視支援装置１００は、指標算出部１０３で算出した指標ａPEをユーザに提示するだけの構成にしてもよい。ユーザは、提示された指標ａPEに基づいて、設備の状態変化を判断することができるので、指標ａPEをユーザに提示するだけでも設備の状態変化の監視を支援することができる。
【0039】
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、対象部の状態変化を監視するための指標として、統計解析による指標ａSDを利用する例である。
以下では、第１の実施形態と共通する内容の説明は省略し、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。設備監視支援装置１００の機能構成及び設備監視支援装置１００が実行する処理は、基本的には第１の実施形態で述べたものと同様であり、指標ａPE及び閾値ａPEthをそれぞれ指標ａSD及び閾値ａSDthと読み替える。
第２の実施形態では、対象部の状態変化を監視するための指標として、統計解析による指標ａSDを利用する例である。
以下では、第１の実施形態と共通する内容の説明は省略し、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。設備監視支援装置１００の機能構成及び設備監視支援装置１００が実行する処理は、基本的には第１の実施形態で述べたものと同様であり、指標ａPE及び閾値ａPEthをそれぞれ指標ａSD及び閾値ａSDthと読み替える。
【0040】
指標算出部１０３は、入力部１０１で入力した各センサ２０５ａ、２０５ｂで測定した温度に基づいて、式（２）により表される、対象部の状態変化を監視するための指標ａSDを算出する。ｉはセンサの識別子、Ｎ（Ｎ≧２）はセンサの設置箇所の数（＝センサの数）、ｘiはセンサｉで測定した温度、μはＮ個の温度の平均値、ｔは時間である。式（２）に示すように、指標ａSDは、センサが設置される複数箇所のうちの１箇所での温度と複数箇所での温度の平均値との差、すなわち偏差の２乗和を含む。本実施形態では、プレッシャロール２０１の両端の軸受２０３ａ、２０３ｂにセンサ２０５ａ、２０５ｂが設置されており、Ｎ＝２である。
【0041】
【数3】
【0042】
指標ａSDに対する閾値ａSDthについては、第１の実施形態の閾値ａPEthと同様に、実績値のデータセットを用い算出した指標ａSDを値の大きいものから降順に並べ、上位から所定の割合（パーセンタイル）に該当する値を、閾値ａSDthとすればよい。
【0043】
ここで、指標ａPEを変形すると、式（７）のようになり、ａSD＝√ａPEであると解釈が可能である。
【0044】
【数4】
【0045】
設備の稼働時において、指標ａPEと同様に、対象部が安定な状態にあるとき、指標ａSDの値は比較的小さく、その変動は少ないが、対象部が不安定な状態に変化するとき、指標ａSDが大きくなる傾向になる。このように時刻ｔ毎に、式（２）により表される指標ａSDを算出することにより、対象部の状態変化の監視を行うことが可能になる。
図８に、プレッシャロール２０１を対象部とした場合に指標算出部１０３で算出した指標ａSDの時系列変化及び閾値ａSDthの例を示す。横軸が時間、縦軸が指標ａSDであり、特性線８０１が指標ａSDの時系列変化を表す。また、閾値８０２は１パーセンタイル値とした閾値ａSDth、閾値８０３は３パーセンタイル値とした閾値ａSDth、閾値８０４は５パーセンタイル値とした閾値ａSDthを示す。
図８に、プレッシャロール２０１を対象部とした場合に指標算出部１０３で算出した指標ａSDの時系列変化及び閾値ａSDthの例を示す。横軸が時間、縦軸が指標ａSDであり、特性線８０１が指標ａSDの時系列変化を表す。また、閾値８０２は１パーセンタイル値とした閾値ａSDth、閾値８０３は３パーセンタイル値とした閾値ａSDth、閾値８０４は５パーセンタイル値とした閾値ａSDthを示す。
【0046】
以上述べたように、設備の稼働時に対象部の複数箇所で同時多点測定を行い、ａSD＝√ａPEの関係にある指標ａSDを算出するようにした。
このように指標ａSDを利用することにより、オンラインで、対象部が不安定な状態に変化することを検知して、対象部の状態変化を的確に捉えることが可能になる。
指標ａSDは、センサ単位でなく、偏差の２乗和を含んでおり、対象部単位で解析するものであり、対象部の状態変化を的確に捉えることができる。例えばセンサで温度を測定する場合、センサで測定した温度には環境温度の変化の影響も含まれる。そのため、センサ単位で解析するだけでは、環境温度の変化の影響を受けてしまう。それに対して、指標ａSDは、偏差の２乗和を含むようにしたので、環境温度の変化の影響を除くことができる。
また、指標ａSDを監視すればよく、特許文献１、２の技術のようにカテゴリー判別や正常モデルが不要であり、監視の仕組みが容易で、適用できる対象が限定されない。
以上のように、設備の状態変化を容易かつ的確に捉えることが可能になる。
このように指標ａSDを利用することにより、オンラインで、対象部が不安定な状態に変化することを検知して、対象部の状態変化を的確に捉えることが可能になる。
指標ａSDは、センサ単位でなく、偏差の２乗和を含んでおり、対象部単位で解析するものであり、対象部の状態変化を的確に捉えることができる。例えばセンサで温度を測定する場合、センサで測定した温度には環境温度の変化の影響も含まれる。そのため、センサ単位で解析するだけでは、環境温度の変化の影響を受けてしまう。それに対して、指標ａSDは、偏差の２乗和を含むようにしたので、環境温度の変化の影響を除くことができる。
また、指標ａSDを監視すればよく、特許文献１、２の技術のようにカテゴリー判別や正常モデルが不要であり、監視の仕組みが容易で、適用できる対象が限定されない。
以上のように、設備の状態変化を容易かつ的確に捉えることが可能になる。
【0047】
なお、指標ａPE及び指標ａSDのいずれを利用するかは、対象部の種別や状態情報の種別等に応じて適宜選択すればよい。例えば指標ａPEは指標ａSDの２乗の関係にあるので、指標ａPEの時系列変化は、指標ａSDの時系列変化に比べて強調して表現することが可能である。したがって、指標ａPEの時系列変化が比較的小さく表れるような場合は、指標ａPEを利用すればよい。
【0048】
以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本発明は、実施形態で述べた鋼板の矯正用の設備に限られず、機械要素を含む各種設備に対して広く適用可能である。
本発明は、実施形態で述べた鋼板の矯正用の設備に限られず、機械要素を含む各種設備に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【0049】
１００：設備監視支援装置、１０１：入力部、１０２：閾値設定部、１０３：指標算出部、１０４：比較部、１０５：通知部、２０１：プレッシャロール、２０５ａ、２０５ｂ：センサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】