特許 7690635 解析システム、および解析方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-06-02

(45)【発行日】2025-06-10

(54)【発明の名称】解析システム、および解析方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20250603BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20250603BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 A

G01H17/00 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2024044904

(22)【出願日】2024-03-21

【審査請求日】2025-04-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000229564

【氏名又は名称】株式会社バルカー

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山下 裕也

(72)【発明者】

【氏名】米田 哲也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 央隆

【審査官】川野 汐音

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２２／０６５１０３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２３－１２６７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０１９８５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１１５８１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２３／００８２６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１３７２３２４５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １３／００－１３／０４５

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｇ０１Ｈ １／００ー１７／００

Ｇ０５Ｂ ２３／００－２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

動作中の対象機器に取り付けられたセンサにより検出される振動信号を取得する信号取得部と、
前記対象機器に対応する前記振動信号を分析することにより、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第１の複数の信号強度を算出する強度算出部と、
予め設定された単位空間に対する、第１の時刻での前記第１の複数の信号強度に基づく信号空間の第１マハラノビス距離を算出する距離算出部と、
前記対象機器の動作状態に関する状態データを取得するデータ取得部と、
前記第１マハラノビス距離が閾値以上となった場合、前記状態データに基づいて前記対象機器の異常の有無を判定する異常判定部と、
前記対象機器が異常ではないと判定された場合、前記第１の時刻の近傍の所定期間において取得された前記振動信号を分析することにより算出される、前記複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第２の複数の信号強度に基づいて、前記単位空間を再設定する設定部とを備える、解析システム。

【請求項2】

前記強度算出部は、前記第１の時刻よりも後に取得された前記振動信号を分析することにより、前記複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第３の複数の信号強度を算出し、
前記距離算出部は、前記設定部により再設定された前記単位空間に対する、前記第３の複数の信号強度に基づく信号空間の第２マハラノビス距離を算出し、
前記第２マハラノビス距離が前記閾値以上となった場合、前記異常判定部は、前記状態データに基づいて前記対象機器の異常の有無を判定する、請求項１に記載の解析システム。

【請求項3】

前記対象機器はポンプであり、
前記状態データは、前記ポンプが吐出する流体の圧力、前記ポンプを駆動させるための電流値、前記ポンプを駆動させるための周波数、および前記ポンプの筐体の温度のうちの少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載の解析システム。

【請求項4】

前記圧力が第１基準値未満であるとの第１条件、前記電流値が第２基準値以上であるとの第２条件、前記周波数が第３基準値以上であるとの第３条件、および前記温度が第４基準値以上であるとの第４条件のうちの少なくとも１つが成立する場合、前記異常判定部は、前記ポンプが異常であると判定する、請求項３に記載の解析システム。

【請求項5】

予め設定された前記単位空間は、正常時の前記対象機器に対応する振動信号を分析することにより算出される、前記複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度で構成された第１単位空間であり、
前記距離算出部は、前記第１マハラノビス距離として、前記第１単位空間に対する、前記第１の時刻での前記第１の複数の信号強度で構成される信号空間のマハラノビス距離を算出する、請求項１または２に記載の解析システム。

【請求項6】

予め設定された前記単位空間は、正常時の前記対象機器に対応する振動信号を分析することにより算出される、前記複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度の重心位置を示す２次元の重心データで構成される第２単位空間であり、
前記距離算出部は、前記第１マハラノビス距離として、前記第２単位空間に対する、前記第１の時刻での前記２次元の重心データで構成される信号空間のマハラノビス距離を算出する、請求項１または２に記載の解析システム。

【請求項7】

前記対象機器が異常であると判定された場合、警告情報を出力する出力制御部をさらに備える、請求項１または２に記載の解析システム。

【請求項8】

前記出力制御部は、前記第１マハラノビス距離が前記閾値以上である場合には、前記第１マハラノビス距離が前記閾値未満である場合とは異なる表示態様で、前記第１マハラノビス距離をディスプレイに表示する、請求項７に記載の解析システム。

【請求項9】

動作中の対象機器に取り付けられたセンサにより検出される振動信号を取得するステップと、
前記対象機器に対応する前記振動信号を分析することにより、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第１の複数の信号強度を算出するステップと、
予め設定された単位空間に対する、第１の時刻での前記第１の複数の信号強度に基づく信号空間の第１マハラノビス距離を算出するステップと、
前記対象機器の動作状態に関する状態データを取得するステップと、
前記第１マハラノビス距離が閾値以上となった場合、前記状態データに基づいて前記対象機器の異常の有無を判定するステップと、
前記対象機器が異常ではないと判定された場合、前記第１の時刻の近傍の所定期間において取得された前記振動信号を分析することにより算出される、前記複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第２の複数の信号強度に基づいて、前記単位空間を再設定するステップとを含む、解析方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、解析システム、および解析方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、機械の異常を検査するための手法として、機器の動作中の異常振動に起因する信号を検出することにより、その機器の異常の有無を判定する手法が知られている。

【0003】

例えば、国際公開第２０２２／０６５１０３号（特許文献１）に係る振動解析システムは、対象物に対応する振動信号を分析することにより複数の信号強度を算出し、予め設定された単位空間に対する、複数の信号強度で構成される信号空間のマハラノビス距離に基づいて、対象物の異常発生時期を予測するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０２２／０６５１０３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に係る振動解析システムは、単位空間に対する信号空間のマハラノビス距離が大きい場合、対象機器（例えば、ポンプ）の異常発生を警告するための警告情報を出力する。しかし、ポンプ近傍での設備交換等によりポンプ以外で生じる振動（外乱）が積み重なると、外乱の影響を受けた振動信号に基づく信号空間と、基準となる単位空間とのマハラノビス距離が大きくなる。この場合、即時にポンプを保全する必要がないにも関わらず警告情報が出力されてしまうため、精度の高い予兆保全を行なうことができない。

【0006】

本開示のある局面における目的は、動作中に振動を発生する保全対象機器について、予知保全の精度を向上させることが可能な解析システム、および解析方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

ある実施の形態に従う解析システムは、動作中の対象機器に取り付けられたセンサにより検出される振動信号を取得する信号取得部と、対象機器に対応する振動信号を分析することにより、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第１の複数の信号強度を算出する強度算出部と、予め設定された単位空間に対する、第１の時刻での第１の複数の信号強度に基づく信号空間の第１マハラノビス距離を算出する距離算出部と、対象機器の動作状態に関する状態データを取得するデータ取得部と、第１マハラノビス距離が閾値以上となった場合、状態データに基づいて対象機器の異常の有無を判定する異常判定部と、対象機器が異常ではないと判定された場合、第１の時刻の近傍の所定期間において取得された振動信号を分析することにより算出される、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第２の複数の信号強度に基づいて、単位空間を再設定する設定部とを備える。

【0008】

好ましくは、強度算出部は、第１の時刻よりも後に取得された振動信号を分析することにより、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第３の複数の信号強度を算出する。距離算出部は、設定部により再設定された単位空間に対する、第３の複数の信号強度に基づく信号空間の第２マハラノビス距離を算出する。第２マハラノビス距離が閾値以上となった場合、異常判定部は、状態データに基づいて対象機器の異常の有無を判定する。

【0009】

好ましくは、対象機器はポンプである。状態データは、ポンプが吐出する流体の圧力、ポンプを駆動させるための電流値、ポンプを駆動させるための周波数、およびポンプの筐体の温度のうちの少なくとも１つを含む。

【0010】

好ましくは、圧力が第１基準値未満であるとの第１条件、電流値が第２基準値以上であるとの第２条件、周波数が第３基準値以上であるとの第３条件、および温度が第４基準値以上であるとの第４条件のうちの少なくとも１つが成立する場合、異常判定部は、ポンプが異常であると判定する。

【0011】

好ましくは、予め設定された単位空間は、正常時の対象機器に対応する振動信号を分析することにより算出される、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度で構成された第１単位空間である。距離算出部は、第１マハラノビス距離として、第１単位空間に対する、第１の時刻での第１の複数の信号強度で構成される信号空間のマハラノビス距離を算出する。

【0012】

好ましくは、予め設定された単位空間は、正常時の対象機器に対応する振動信号を分析することにより算出される、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度の重心位置を示す２次元の重心データで構成される第２単位空間である。距離算出部は、第１マハラノビス距離として、第２単位空間に対する、第１の時刻での２次元の重心データで構成される信号空間のマハラノビス距離を算出する。

【0013】

好ましくは、解析システムは、対象機器が異常であると判定された場合、警告情報を出力する出力制御部をさらに備える。

【0014】

好ましくは、出力制御部は、第１マハラノビス距離が閾値以上である場合には、第１マハラノビス距離が閾値未満である場合とは異なる表示態様で、第１マハラノビス距離をディスプレイに表示する。

【0015】

他の実施の形態に従う解析方法は、動作中の対象機器に取り付けられたセンサにより検出される振動信号を取得するステップと、対象機器に対応する振動信号を分析することにより、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第１の複数の信号強度を算出するステップと、予め設定された単位空間に対する、第１の時刻での第１の複数の信号強度に基づく信号空間の第１マハラノビス距離を算出するステップと、対象機器の動作状態に関する状態データを取得するステップと、第１マハラノビス距離が閾値以上となった場合、状態データに基づいて対象機器の異常の有無を判定するステップと、対象機器が異常ではないと判定された場合、第１の時刻の近傍の所定期間において取得された振動信号を分析することにより算出される、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する第２の複数の信号強度に基づいて、単位空間を再設定するステップとを含む。

【発明の効果】

【0016】

本開示によると、動作中に振動を発生する保全対象機器について、予知保全の精度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】システムの概要を説明するための図である。

【図2】解析システムの全体構成の一例を示すブロック図である。

【図3】解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図4】準備工程の一例を示すフローチャートである。

【図5】各周波数帯域の信号強度のデータセットの一例を示す図である。

【図6】重心位置のデータセットの一例を示す図である。

【図7】解析工程の一例を示すフローチャートである。

【図8】第１異常判定工程の一例を示すフローチャートである。

【図9】状態データのデータセットの一例を示す図である。

【図10】単位空間の再設定工程の一例を示すフローチャートである。

【図11】マハラノビス距離および吐出圧力の時間変化を示す図である。

【図12】第２異常判定工程の一例を示すフローチャートである。

【図13】ユーザインターフェイス画面のレイアウト例を示す図である。

【図14】解析装置の機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

【0019】

＜システム構成＞
図１は、システム１０００の概要を説明するための図である。図１を参照して、システム１０００は、ポンプ等の保全対象機器（以下、単に「対象機器」とも称する。）の動作中に発生する振動の信号を解析することにより対象機器の異常の有無を判定し、対象機器の予知保全を行なうためのシステムである。予知保全とは、保全対象機器に生じる何らかの異常を検知して、保全対象機器を停止しなければならない状態になる前に、部品の整備や交換等の作業を行なうことである。

【0020】

以下では、対象機器がポンプであるとして説明するが、これに限られず、動作中に振動（あるいは音）を発生する任意の対象機器についてシステム１０００を適用することができる。例えば、モータ、振動体からの振動を受けて振動している部位などの異常判定にもシステム１０００を適用することができる。

【0021】

システム１０００は、解析システム１００と、複数のセンサ３０と、端末装置４０と、ネットワーク５０と、監視装置６０と、複数のポンプ７０とを含む。解析システム１００は、ポンプ７０の振動解析を実行する。解析システム１００は、解析装置１０と、センサユニット２０とを含む。センサユニット２０は、複数のセンサ３０と電気的に接続されている。システム１０００では、２つのセンサユニット２０が解析装置１０に接続されているが、３つ以上のセンサユニット２０、または１つのセンサユニット２０が解析装置１０に接続される構成であってもよい。各センサユニット２０は、１つのセンサ３０と電気的に接続されていてもよい。各センサユニット２０は、複数のポンプ７０にそれぞれ取り付けられた複数のセンサ３０と電気的に接続されていてもよい。

【0022】

センサ３０は、ポンプ７０に取り付けられており、ポンプの振動や音に起因して検出される検出信号（振動信号）を取得する。解析装置１０は、センサユニット２０を介してセンサ３０から入力された振動信号に基づいて、ポンプ７０の振動解析を実行する。

【0023】

監視装置６０は、ポンプ７０の動作状態に関する状態データを監視する。状態データは、ポンプ７０が吐出する流体の圧力（以下、「吐出圧力Ｊ１」とも称する。）、ポンプ７０を駆動させるための電流値Ｊ２、ポンプ７０の出力を制御するための周波数Ｊ３、およびポンプ７０の筐体の温度Ｊ４のうちの少なくとも１つを含む。典型的には、吐出圧力Ｊ１、電流値Ｊ２、周波数Ｊ３および温度Ｊ４は、ポンプ７０に設けられた各種計測機器（例えば、圧力センサ、電流センサ、周波数計測器、温度センサ）により計測される。監視装置６０は、各種計測機器により計測された状態データを受信する。状態データは、ポンプ７０の異常を直接的に確認するためのデータである。そのため、状態データが異常値である場合には、ポンプ７０に実質的な異常が発生している可能性が高い。

【0024】

解析装置１０は、監視装置６０と通信可能に構成されており、監視装置６０から状態データを取得（受信）する。解析装置１０は、ポンプ７０の振動解析結果および状態データに基づいて、ポンプ７０の異常判定を実行する。異常判定方式の詳細については後述する。解析装置１０は、ネットワーク５０を介して、端末装置４０と通信可能に構成される。解析装置１０は、解析結果および判定結果等を端末装置４０に送信する。

【0025】

解析装置１０は、典型的には、汎用的なコンピュータアーキテクチャに従う構造を有しており、予めインストールされたプログラムをプロセッサが実行することで、後述する各種の処理を実現する。解析装置１０は、例えば、ラップトップＰＣ（Personal Computer）である。ただし、解析装置１０は、以下で説明する機能および処理を実行可能な装置であればよく、他の装置（例えば、デスクトップＰＣ、タブレット端末装置）であってもよい。

【0026】

ネットワーク５０は、インターネット等の各種ネットワークを含む。ネットワーク５０は、有線通信方式を採用してもよいし、無線ＬＡＮ（local area network）等のその他の無線通信方式を採用してもよい。

【0027】

端末装置４０は、例えば、携帯可能なタブレット端末装置である。ただし、端末装置４０は、これに限られず、スマートフォン、デスクトップＰＣ（Personal Computer）などで実現されてもよい。

【0028】

図１の例では、解析システム１００は、解析装置１０と、センサユニット２０とが分離した分離型の装置で構成されているが、解析装置１０およびセンサユニット２０の一体型の装置で構成されていてもよい。また、解析装置１０および監視装置６０は、一体型の装置で構成されていてもよい。この場合、解析装置１０は、監視装置６０の上記機能を有し、各種計測機器により計測される状態データを直接受信する。

【0029】

図２は、解析システム１００の全体構成の一例を示すブロック図である。図２を参照して、解析システム１００は、解析装置１０と、センサユニット２０とを含む。

【0030】

センサユニット２０に接続されるセンサ３０は、振動や音の信号を検出可能なセンサであり、例えば、有機圧電素子を用いた加速度センサによって構成される。なお、センサ３０は、振動や音の信号を検出可能なセンサであればよく、他の方式（例えば、サーボ型）の加速度センサで構成されていてもよいし、各種の他のセンサで構成されていてもよい。

【0031】

センサ３０により得られる信号が電荷信号である場合、チャージコンバータが、センサ３０と解析システム１００との間に設けられる。この場合、チャージコンバータは、センサ３０からの電荷信号を電圧信号に変換して、解析システム１００に出力する。なお、センサ３０が、電荷信号を電圧信号に変換する機能を有する場合には、チャージコンバータは不要である。

【0032】

センサユニット２０は、センサ３０（あるいは、チャージコンバータ）から取得した振動信号を、解析装置１０で処理できる信号に変換する。具体的には、センサユニット２０は、フィルタ２１と、増幅器２２と、Ａ／Ｄコンバータ２３とを含む。

【0033】

フィルタ２１は、アナログフィルタであり、センサ３０から出力される振動信号からノイズ成分を除去する。フィルタ２１は、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等により構成される。

【0034】

増幅器２２は、フィルタ２１から出力されるアナログ信号を所定倍に増幅し、増幅した信号をＡ／Ｄコンバータ２３に出力する。

【0035】

Ａ／Ｄコンバータ２３は、所定のサンプリング周波数にて、増幅器２２から入力される信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。Ａ／Ｄコンバータ２３は、ディジタル変換した信号を解析装置１０へ出力する。

【0036】

図３は、解析装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３を参照して、解析装置１０は、プロセッサ１０１と、メモリ１０３と、ディスプレイ１０５と、入力装置１０７と、信号入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０９と、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１１１とを含む。これらの各部は、互いにデータ通信可能に接続される。

【0037】

プロセッサ１０１は、典型的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Multi Processing Unit）等といった演算処理部である。プロセッサ１０１は、メモリ１０３に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、解析装置１０の各部の動作を制御する。より詳細にはプロセッサ１０１は、当該プログラムを実行することによって、解析装置１０の各機能を実現する。

【0038】

メモリ１０３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクなどによって実現される。メモリ１０３は、プロセッサ１０１によって実行されるプログラム等を記憶する。

【0039】

ディスプレイ１０５は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等である。ディスプレイ１０５は、解析装置１０と一体的に構成されてもよいし、解析装置１０とは別個に構成されてもよい。

【0040】

入力装置１０７は、解析装置１０に対する操作入力を受け付ける。入力装置１０７は、例えば、キーボード、ボタン、マウスなどによって実現される。また、入力装置１０７は、タッチパネルとして実現されていてもよい。

【0041】

信号入力インターフェイス１０９は、プロセッサ１０１とセンサユニット２０との間のデータ伝送を仲介する。信号入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０９は、センサユニット２０を介して、センサ３０からの振動信号の入力を受け付ける。具体的には、信号入力インターフェイス１０９は、Ａ／Ｄコンバータ２３からのディジタル信号の入力を受け付ける。

【0042】

通信インターフェイス１１１は、プロセッサ１０１と端末装置４０および監視装置６０等との間のデータ伝送を仲介する。通信方式としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等による無線通信方式が用いられる。なお、通信方式として、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の有線通信方式が用いられてもよい。

【0043】

＜異常判定方式＞
本実施の形態に従う異常判定方式について説明する。異常判定方式は、リファレンスデータを準備する準備工程と、ポンプ７０の異常状態を解析する解析工程とを含む。

【0044】

（準備工程）
本実施の形態に係る準備工程においては、例えば、動作開始初期のポンプ７０の振動状態が計測される。動作開始初期のポンプ７０は新品の状態であることから、正常時のポンプ７０の振動状態がリファレンスとして計測される。ただし、ポンプ７０の代わりに、ポンプ７０と同一種類の正常状態のポンプを別途用意して、当該ポンプの振動状態がリファレンスとして計測されてもよい。

【0045】

図４は、準備工程の一例を示すフローチャートである。典型的には、以下の各ステップは、解析装置１０のプロセッサ１０１がメモリ１０３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。

【0046】

図４を参照して、プロセッサ１０１は、センサユニット２０を介して、センサ３０から出力される振動信号を取得する（ステップＳ１０）。具体的には、プロセッサ１０１は、センサ３０から正常時のポンプ７０に対応する振動信号（ポンプ７０の振動状態を示す振動信号）を取得する。

【0047】

プロセッサ１０１は、所定時間（例えば、数十～数百ｍ秒）蓄積された振動信号を、オクターブ分析する（ステップＳ１２）。本実施の形態では、１／３オクターブ分析が利用される。そのため、各振動信号は、１／３バンドパスフィルタによって、例えば０．４Ｈｚから２０ｋＨｚまでの４８バンドに分離され、バンド（すなわち、周波数帯域）ごとに信号強度（振動強度）が平均化される。以下の説明では、周波数帯域において平均化された信号強度を、単に「周波数帯域の信号強度」とも称する。

【0048】

プロセッサ１０１は、各周波数帯域について、正常時のポンプ７０に対応する当該周波数帯域の信号強度をリファレンスデータＲ１としてメモリ１０３に記憶する（ステップＳ１４）。

【0049】

図５は、各周波数帯域の信号強度のデータセットの一例を示す図である。図５を参照して、データセット３１０は、各時刻Ｔ１～Ｔｍ（ただし、ｍは自然数）について、各周波数帯域ｆ１～ｆｎ（ただし、ｎは自然数）の信号強度Ｌを含む。各振動信号が４８バンドに分離される場合、ｎ＝４８である。例えば、データセット３１０は、時刻Ｔ１においては、各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌ１＿１～Ｌ１＿ｎを含み、時刻Ｔｍにおいては、各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌｍ＿１～Ｌｍ＿ｎを含む。リファレンスデータＲ１は、例えば、各時刻Ｔ１～Ｔｘの各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌを含む。この場合、時刻Ｔ１～Ｔｘの期間が動作開始初期期間に対応する。

【0050】

再び、図４を参照して、プロセッサ１０１は、リファレンスデータＲ１を用いてマハラノビス・タグチ法（ＭＴ法）における単位空間Ｕ１を設定する（ステップＳ１６）。具体的には、プロセッサ１０１は、各時刻Ｔ１～Ｔｘにおける各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌのデータを、単位空間Ｕ１として設定する。単位空間Ｕ１は、後述する第１異常判定工程において用いられる。

【0051】

プロセッサ１０１は、各周波数帯域の信号強度の重心位置を示す２次元の重心データを算出する（ステップＳ１８）。具体的には、プロセッサ１０１は、データセット３１０から図６に示すデータセットを生成する。

【0052】

図６は、重心位置のデータセットの一例を示す図である。図６を参照して、データセット３２０は、時刻Ｔ１～Ｔｍについて、周波数帯域の重心位置Ｇｘと、信号強度の重心位置Ｇｙとを含む。各時刻Ｔ１～Ｔｍについて、２次元の重心データ（重心位置Ｇｘ，Ｇｙ）が生成される。重心位置Ｇｘは以下の式（１）で表され、重心位置Ｇｙは以下の式（２）で表される。

【0053】

【数1】

【0054】

【数2】

【0055】

ｆ_ｉはｉ番目の周波数帯域を表わし、Ｌ_ｉはｉ番目の周波数帯域の信号強度を表わし、Ｓは全周波数帯域の信号強度の総和を表わしている。式（１）および式（２）により、ｎ次元（多次元）のデータ（各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌ）で構成されるデータセット３１０から、２次元のデータ（重心位置Ｇｘ，Ｇｙ）で構成されるデータセット３２０が生成される。データセット３２０では、例えば、時刻Ｔ１の重心位置Ｇｘ，Ｇｙがそれぞれ重心位置Ｇｆ＿１，ＧＬ＿１で表され、時刻Ｔｍの重心位置Ｇｘ，Ｇｙがそれぞれ重心位置Ｇｆ＿ｍ，ＧＬ＿ｍで表される。

【0056】

再び、図４を参照して、プロセッサ１０１は、動作開始初期期間（例えば、時刻Ｔ１～Ｔｘ）における重心データを用いて、ＭＴ法における単位空間Ｕ２を設定する（ステップＳ２０）。具体的には、プロセッサ１０１は、各時刻Ｔ１～Ｔｘの２次元の重心データ（重心位置Ｇｘ，Ｇｙ）を、単位空間Ｕ２として設定する。単位空間Ｕ２は、後述する第２異常判定工程において用いられる。

【0057】

（解析工程）
解析工程は、ポンプ７０の異常の有無を判定する第１異常判定工程および第２異常判定工程を含む。

【0058】

図７は、解析工程の一例を示すフローチャートである。図７を参照して、プロセッサ１０１は、センサユニット２０を介して、センサ３０から出力される振動信号を取得する（ステップＳ３０）。具体的には、プロセッサ１０１は、通常期間（例えば、動作開始初期期間終了後の運用期間）中のポンプ７０に対応する振動信号をセンサ３０から取得する。

【0059】

プロセッサ１０１は、所定時間蓄積された振動信号を、オクターブ分析する（ステップＳ３２）。プロセッサ１０１は、各周波数帯域について、ポンプ７０に対応する当該周波数帯域の信号強度をメモリ１０３に記憶する（ステップＳ３４）。具体的には、ある時刻Ｔｓでのポンプ７０における各周波数帯域の信号強度が、データセット３１０の形式で記憶される。ここで、時刻Ｔｓでのポンプ７０における周波数帯域ｆ１～ｆｎの一連の信号強度Ｌｓ＿１～Ｌｓ＿ｎを、信号強度データＰｓとも称する。なお、時刻Ｔ１～Ｔｘの期間が動作開始初期期間に対応するため、通常期間は時刻Ｔｘ＋１～時刻Ｔｍの期間に対応する。そのため、時刻Ｔｓは、時刻Ｔｘ＋１～時刻Ｔｍのいずれかである。

【0060】

プロセッサ１０１は、信号強度データＰｓと準備工程で得られたデータとを用いて、第１異常判定工程（ステップＳ４０）および第２異常判定工程（ステップＳ５０）を実行する。これらの各工程は、並行して実行されてもよいし、順次実行されてもよい。

【0061】

［第１異常判定工程］
図８は、第１異常判定工程の一例を示すフローチャートである。第１異常判定工程では、多次元データで構成されるデータセット３１０が用いられる。図８を参照して、プロセッサ１０１は、図４のステップＳ１６で設定した単位空間Ｕ１に対する、複数の信号強度で構成される信号空間Ｘ１ｓのマハラノビス距離ＭＤ１を算出する（ステップＳ４１）。信号空間Ｘ１ｓは、時刻Ｔｓでの複数の信号強度Ｌｓ＿１～Ｌｓ＿ｎ（すなわち、信号強度データＰｓ）で構成される。

【0062】

プロセッサ１０１は、マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１（例えば、４）以上であるか否かを判断する（ステップＳ４２）。マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１未満である場合（ステップＳ４２においてＮＯ）、プロセッサ１０１は第１異常判定工程を終了する。マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１以上である場合（ステップＳ４２においてＹＥＳ）、プロセッサ１０１は、ポンプ７０の動作状態に関する状態データを監視装置６０から取得する（ステップＳ４３）。

【0063】

図９は、状態データのデータセットの一例を示す図である。図９を参照して、データセット３３０は、各時刻ｔ１～ｔｇ（ただし、ｇは自然数）について、状態データＤ１～Ｄｐ（ただし、ｐは自然数）を含む。データセット３３０では、時刻ｔ１の状態データＤ１～Ｄｐがそれぞれ状態データＤ１＿１～Ｄｐ＿１で表わされ、時刻ｔｇの状態データＤ１～Ｄｐがそれぞれ状態データＤ１＿ｇ～Ｄｐ＿ｇで表される。例えば、状態データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、それぞれポンプ７０の吐出圧力Ｊ１、電流値Ｊ２、周波数Ｊ３、温度Ｊ４である。

【0064】

プロセッサ１０１は、過去の一定期間（例えば、時刻ｔ１～ｔｇまでの期間）の状態データを含むデータセット３３０を監視装置６０から受信する。なお、プロセッサ１０１は、状態データをデータセット３３０の形式で受信しなくてもよい。例えば、プロセッサ１０１は、特定の状態データ（例えば、時刻ｔ３の状態データＤ２＿３等）を指定して、当該状態データを受信する構成であってもよい。

【0065】

再び、図８を参照して、プロセッサ１０１は、状態データが正常であるか否かを判断する（ステップＳ４４）。例えば、状態データが吐出圧力Ｊ１であるとする。この場合、プロセッサ１０１は、吐出圧力Ｊ１が基準値Ｅ１以上である場合には状態データ（すなわち、吐出圧力Ｊ１）は正常であると判断し、吐出圧力Ｊ１が基準値Ｅ１未満である場合には状態データは正常ではない（すなわち、異常）と判断する。

【0066】

例えば、ポンプ７０が制御機構を有さない場合、一定の条件下で定格運転されているポンプ７０の吐出圧力は、ポンプ能力の指標となる。そのため、吐出圧力の低下は、ポンプ能力の不足を意味する。一方、ポンプ７０が制御機構を有し、一定圧力を吐出するように制御されている場合には、吐出圧力を制御するための制御値（電流、周波数等）が変動することで吐出圧力が一定に保たれる。しかし、ポンプ７０の異常等により制御値が制御範囲を逸脱すると吐出圧力が低下する。したがって、ポンプ７０の制御機構の有無に関わらず、ポンプ７０の吐出圧力が低下して基準値Ｅ１未満となった場合には、ポンプ７０に異常が発生していると考えられる。

【0067】

状態データが異常である場合（ステップＳ４４においてＮＯ）、プロセッサ１０１は、ポンプ７０に何らかの異常が発生していると判定し、異常アラートを出力する（ステップＳ４５）。典型的には、異常アラートは、ディスプレイ１０５に表示される。なお、異常アラートは、スピーカを介して音声出力される構成であってもよい。

【0068】

一方、状態データが正常である場合（ステップＳ４４においてＹＥＳ）、プロセッサ１０１は、ポンプ７０に異常が発生していない（すなわち、ポンプ７０が正常状態である）と判定し、準備工程において予め設定した単位空間Ｕ１を再設定（更新）する（ステップＳ４６）。

【0069】

図１０は、単位空間の再設定工程の一例を示すフローチャートである。図１０を参照して、プロセッサ１０１は、単位空間Ｕ１の再設定に使用する信号強度Ｌを選択する（ステップＳ１０２）。具体的には、プロセッサ１０１は、時刻Ｔｓの近傍の所定期間Ｙにおいて取得された振動信号を分析することにより得られた信号強度Ｌを選択する。

【0070】

ここで、プロセッサ１０１は、ステップＳ１６で設定された単位空間Ｕ１に対する、時刻Ｔｓでの信号空間Ｘ１ｓのマハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１以上である（ステップＳ４３においてＹＥＳ）との判定処理、および状態データが正常である（ステップＳ４４においてＹＥＳ）との判定処理を経て単位空間Ｕ１を再設定する処理（ステップＳ４６）を実行する。所定期間Ｙは、例えば、時刻Ｔ（ｓ－ａ×ｎ）から時刻Ｔ（ｓ＋ａ×ｎ）までの一定期間に設定される。なお、例えば、“ａ＝５０”である。

【0071】

一例として、時刻Ｔｓ付近において振動信号が急激に変化する場合を考慮して、所定期間Ｙは、時刻Ｔｓ以後の一定期間に設定される。例えば、所定期間Ｙは、時刻Ｔｓから時刻Ｔ（ｓ＋５×ｎ）までの期間（“５×ｎ”の期間）である。この場合、ステップＳ１０２において、プロセッサ１０１は、単位空間Ｕ１の再設定用の信号強度Ｌとして、各時刻Ｔｓ～Ｔ（ｓ＋５×ｎ）の各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌを選択する。

【0072】

他の例として、時刻Ｔｓ付近において振動信号が徐々に変化する場合には、所定期間Ｙは、時刻Ｔｓ以前の一定期間に設定されてもよい。この場合、例えば、所定期間Ｙは、時刻Ｔ（ｓ－５×ｎ）から時刻Ｔｓまでの期間である。さらに他の例として、所定期間Ｙは、時刻Ｔｓを含む前後の期間に設定されてもよい。この場合、例えば、所定期間Ｙは、時刻Ｔ（ｓ－ｈ）から時刻Ｔ（ｓ＋５×ｎ－ｈ）までの期間である。ただし、“ｈ”は、ｈ＜５×ｎを満たす自然数である。

【0073】

なお、所定期間Ｙは、ユーザによって、適宜、変更することが可能である。
続いて、プロセッサ１０１は、選択された信号強度Ｌを新たなリファレンスデータＲ２としてメモリ１０３に記憶する（ステップＳ１０４）。プロセッサ１０１は、リファレンスデータＲ２を用いて単位空間Ｕ１を再設定する（ステップＳ１０６）。例えば、プロセッサ１０１は、各時刻Ｔｓ～Ｔ（ｓ＋５×ｎ）における各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌのデータを、新たな単位空間Ｕ１として設定する。以下、再設定後の単位空間Ｕ１を「単位空間Ｕ１ｘ」とも称する。

【0074】

ここで、上述した単位空間Ｕ１の再設定処理を実行する理由について詳細に説明する。図１１は、マハラノビス距離および吐出圧力の時間変化を示す図である。図１１の横軸は時刻（例えば、時刻「１」～「１００００」）を示しており、左側の縦軸はマハラノビス距離ＭＤ１を示しており、右側の縦軸は状態データとしての吐出圧力を示している。図１１では、初期時点（すなわち、時刻「１」）において既に稼働中のポンプ７０が、時刻「１００００」付近で故障（寿命）となった例が示されている。ここでは、状態データが吐出圧力Ｊ１である場合について説明するが、状態データは電流値Ｊ２、周波数Ｊ３または温度Ｊ４であってもよい。

【0075】

図１１を参照して、グラフ４０１は、初期の単位空間Ｕ１と、各時刻の信号空間とのマハラノビス距離ＭＤ１（以下、「マハラノビス距離ＭＤ１＿１」とも称する。）を示している。グラフ４０２は、再設定後の単位空間Ｕ１ｘと、各時刻の信号空間とのマハラノビス距離ＭＤ１（以下、「マハラノビス距離ＭＤ１＿２」とも称する。）を示している。グラフ４０３は、初期時点を“１”とした場合の吐出圧力を示している。

【0076】

図１１の例では、マハラノビス距離ＭＤ１の閾値Ｔｈ１は“６”に設定されている。吐出圧力の基準値Ｅ１は“０．８”に設定されている。吐出圧力が０．７以下になると、ポンプ７０が故障したと判定される。初期時点において、初期の単位空間Ｕ１（例えば、準備工程のステップＳ１６で設定される単位空間Ｕ１）が設定されているものとする。

【0077】

時刻「１４００」付近から時刻「３０００」付近に至るまでの間に、マハラノビス距離ＭＤ１＿１が急激に上昇している。具体的には、時刻「２５００」付近において、マハラノビス距離ＭＤ１＿１は閾値Ｔｈ１以上となり異常値を示す。このとき、吐出圧力は基準値Ｅ１以上を維持しており正常範囲内に収まっている。このような場合、何らかの原因によりポンプ７０の振動状態が変化し、その結果、マハラノビス距離ＭＤ１＿１は上昇しているが、ポンプ性能は正常であると考えられる。

【0078】

したがって、プロセッサ１０１は、ポンプ７０が正常状態を維持している（異常ではない）と判定し、時刻「２５００」以後の所定期間Ｙにおける信号強度Ｌを用いて単位空間Ｕ１を再設定する。プロセッサ１０１は、例えば、時刻「２５００」から時刻「２７４０」まで（すなわち、所定期間Ｙ）の信号強度Ｌを再設定後の単位空間Ｕ１ｘとして設定する。プロセッサ１０１は、再設定後の単位空間Ｕ１ｘを用いることにより、ポンプ７０の振動状態が変化した後の状態を基準として、マハラノビス距離ＭＤ１＿２を算出する。

【0079】

時刻「２９００」付近以降において、単位空間Ｕ１ｘに対する各時刻における信号空間のマハラノビス距離ＭＤ１＿２が示されている。図１１に示すように、マハラノビス距離ＭＤ１＿２は、振動状態の変化後の単位空間Ｕ１ｘを基準としたマハラノビス距離であるため、単位空間Ｕ１を基準としたマハラノビス距離ＭＤ１＿１よりも小さいことが理解される。

【0080】

時間が経過するにつれてポンプ７０の吐出圧力は徐々に減少し、時刻「６１００」付近で基準値Ｅ１未満となるが、実用上問題はなく、ポンプ７０は引き続き稼働を続ける。時刻「６１００」付近においてマハラノビス距離ＭＤ１＿２の上昇は確認できない。

【0081】

時刻「８０００」付近以降において、マハラノビス距離ＭＤ１＿２が急激に上昇している。具体的には、時刻「９０００」付近においてマハラノビス距離ＭＤ１＿２は閾値Ｔｈ１以上となり異常値を示す。また、時刻「９０００」付近において、吐出圧力は基準値Ｅ１未満となっておりポンプ性能も不足していると考えられる。このように、マハラノビス距離ＭＤ１＿２が閾値Ｔｈ１以上となり、かつ吐出圧力が基準値Ｅ１未満となるため、プロセッサ１０１は、ポンプ７０に異常が発生したと判定する。なお、時刻「９０００」付近におけるグラフ４０１を参照すると、マハラノビス距離ＭＤ１＿１は上昇傾向ではあるが、その変化が現れ難くなっている。そして、時刻「１００００」付近において、ポンプ７０は故障に至る。

【0082】

上記のように、再設定後の単位空間Ｕ１ｘに対するマハラノビス距離ＭＤ１＿２と吐出圧力とを利用してポンプ７０の異常を判定する異常判定方式によると、ポンプ７０の突発故障が発生するタイミングの少し前のタイミング（例えば、時刻「９０００」付近）で当該異常を判定することができる。

【0083】

一方、例えば、初期の単位空間Ｕ１に基づくマハラノビス距離ＭＤ１＿１のみを利用した異常判定方式を採用する場合には、マハラノビス距離ＭＤ１＿１が閾値Ｔｈ１以上となる時点（例えば、時刻「２５００」付近）でポンプ７０の異常を判定することが考えられる。しかし、当該時点においては、ポンプ７０に実質的な異常は発生しておらず、ポンプ７０を保全するタイミングとしては早過ぎるため、適切ではない。

【0084】

また、マハラノビス距離ＭＤ１＿１および吐出圧力を利用した異常判定方式を採用する場合には、マハラノビス距離ＭＤ１＿１が閾値Ｔｈ１以上であり、かつ吐出圧力が基準値Ｅ１未満となる時点（例えば、時刻「６１００」付近）でポンプ７０の異常を判定することが考えられる。当該時点においては、ポンプ７０の劣化は進んでいるものの、ポンプ７０は通常稼働できる状態である。そのため、ポンプ７０を保全するタイミングとしてはやや早いと考えられる。

【0085】

なお、マハラノビス距離を利用せずに吐出圧力のみを利用した異常判定方式を採用する場合には、吐出圧力が基準値Ｅ１未満となる時点（例えば、時刻「６１００」付近）、あるいは、吐出圧力が限界値（例えば、０．７）未満となる時点（例えば、時刻「１００００」付近）でポンプ７０の異常を判定することが考えられる。吐出圧力が基準値Ｅ１未満となる時点でポンプ７０の異常を判定する場合、上記と同様に、当該時点はポンプ７０を保全するタイミングとしてはやや早い。また、吐出圧力が限界値未満となる時点でポンプ７０の異常を判定する場合、当該時点においては、既にポンプ７０が故障している（あるいは、故障する直前である）可能性が高いため、当該時点はポンプ７０を保全するタイミングとしては遅すぎる。

【0086】

したがって、マハラノビス距離ＭＤ１＿２および吐出圧力に基づく本実施の形態の異常判定方式によると、故障が発生するタイミングの少し前のタイミングで異常を判定できるため、ポンプ７０をより長く稼働させることができるとともに、突発故障が発生する前にポンプ７０の保全を行なうことができる。すなわち、ポンプ７０について、予知保全の精度を向上させることが可能となる。

【0087】

［第２異常判定工程］
図１２は、第２異常判定工程の一例を示すフローチャートである。図１２を参照して、プロセッサ１０１は、各周波数帯域の信号強度の重心位置を示す２次元の重心データを算出する（ステップＳ５１）。具体的には、プロセッサ１０１は、図７のステップＳ３４で記憶された信号強度データＰｓから式（１）および式（２）を用いて２次元の重心データ（すなわち、重心位置Ｇｘ，Ｇｙ）を算出する。

【0088】

プロセッサ１０１は、図４のステップＳ２０で設定した単位空間Ｕ２に対する、２次元の重心データで構成される信号空間Ｘ２ｓのマハラノビス距離ＭＤ２を算出する（ステップＳ５２）。信号空間Ｘ２ｓは、時刻Ｔｓでの重心位置Ｇｘ，Ｇｙ（すなわち、Ｇｆ＿ｓ，ＧＬ＿ｓ）で構成される。

【0089】

プロセッサ１０１は、マハラノビス距離ＭＤ２が閾値Ｔｈ２（例えば、４）以上であるか否かを判断する（ステップＳ５３）。マハラノビス距離ＭＤ２が閾値Ｔｈ２未満である場合（ステップＳ５３においてＮＯ）、プロセッサ１０１は第２異常判定工程を終了する。マハラノビス距離ＭＤ２が閾値Ｔｈ２以上である場合（ステップＳ５３においてＹＥＳ）、プロセッサ１０１は、ステップＳ５４の処理を実行する。なお、ステップＳ５４，Ｓ５５，Ｓ５６の処理は、それぞれ図８のステップＳ４３，Ｓ４４，Ｓ４５の処理と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

【0090】

状態データが正常である場合（ステップＳ５５においてＹＥＳ）、プロセッサ１０１は、準備工程にて設定した単位空間Ｕ２を再設定（更新）する（ステップＳ５７）。単位空間Ｕ２の再設定方式は、図１０で説明した単位空間Ｕ１の再設定方式と基本的に同様である。

【0091】

具体的には、プロセッサ１０１は、時刻Ｔｓの近傍の所定期間Ｙにおいて取得された振動信号を分析することにより得られた２次元の重心データ（重心位置Ｇｘ，Ｇｙ）を選択する。例えば、プロセッサ１０１は、単位空間Ｕ２の再設定用の重心データとして、各時刻Ｔｓ～Ｔ（ｓ＋５×ｎ）の重心データ（重心位置Ｇｘ，Ｇｙ）を選択する。プロセッサ１０１は、選択された各時刻Ｔｓ～Ｔ（ｓ＋５×ｎ）における２次元の重心データを、再設定後の単位空間Ｕ２ｘとして設定する。

【0092】

第２異常判定工程によると、上述した第１異常判定工程と同様に、図１１で説明したようにポンプ７０について予知保全の精度を向上させることが可能となる。

【0093】

＜画面例＞
図１３は、ユーザインターフェイス画面５００のレイアウト例を示す図である。ただし、ユーザインターフェイス画面５００は、後述する機能を実現できるレイアウトであればよく、図１３以外のレイアウトであってもよい。

【0094】

図１３を参照して、ユーザインターフェイス画面５００は、表示領域５０２，５０４，５０６と、計測条件および設定値の表示領域５１４と、各種ボタン５１６と、表示領域５２０，５３０，５４０と、グラフ５５０，５６０とを含む。

【0095】

表示領域５０２には、センサユニット２０の識別番号（ユニット番号）、センサ３０の識別番号（センサ番号）、計測対象名（例えば、ポンプ）等が表示される。表示領域５０４には、マハラノビス距離ＭＤ１またはＭＤ２（以下、「マハラノビス距離ＭＤ」とも総称する。）および吐出圧力に基づく異常判定結果のステータスが表示される。例えば、異常判定結果に応じて、ステータス「正常」または「異常」が表示される。

【0096】

表示領域５０６には、マハラノビス距離ＭＤ１の値（スコア）およびマハラノビス距離ＭＤ２のスコアが表示される。スコアの色は、算出されたマハラノビス距離ＭＤのスコアに応じて変化する。例えば、マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１以上である場合には、スコアが「異常」をイメージする色（例えば、赤色）で表示される。また、マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１未満である場合には、スコアが「正常」をイメージする色（例えば、黒色）で表示される。なお、「異常」のスコアが、「正常」のスコアよりも強調（目立つように）される構成であればよい。

【0097】

表示領域５２０には、センサ３０により検出された時系列のセンサデータ（生データ）が示される。表示領域５３０には、時系列のセンサデータを高速フーリエ変換（ＦＦＴ：fast Fourier transform）解析した解析結果（周波数スペクトル）が表示される。表示領域５４０には、時系列のセンサデータを１／３オクターブ分析することによって得られる信号強度データが棒グラフで表示される。グラフ５５０は、マハラノビス距離ＭＤ１の時系列データを示している。グラフ５６０は、マハラノビス距離ＭＤ２の時系列データを示している。

【0098】

ユーザは、表示領域５０４，５０６等を視認することにより、ポンプ７０の状態を確認することができる。例えば、ユーザは、ステータス「異常」が表示された場合、ポンプ７０の点検、メンテナンス、修理等の機器保全に着手することができる。

【0099】

＜機能構成＞
図１４は、解析装置１０の機能ブロック図である。図１４を参照して、解析装置１０は、主たる機能構成として、信号取得部２０２と、強度算出部２０４と、設定部２０６と、距離算出部２０８と、データ取得部２１０と、異常判定部２１２と、出力制御部２１４とを含む。これらの各機能は、例えば、解析装置１０のプロセッサ１０１がメモリ１０３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。

【0100】

信号取得部２０２は、動作中のポンプ７０に取り付けられたセンサ３０により検出される振動信号を取得する。具体的には、信号取得部２０２は、センサユニット２０を介して、センサ３０により検出された振動信号（ディジタル信号）を受信する。

【0101】

強度算出部２０４は、信号取得部２０２により取得された振動信号を分析することにより、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度を算出する。具体的には、強度算出部２０４は、ポンプ７０に対応する振動信号をオクターブ分析（例えば、１／３オクターブ分析）することにより、各周波数帯域の信号強度（例えば、各周波数帯域ｆ１～ｆｍの信号強度Ｌ）を算出する。なお、強度算出部２０４は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）により、各周波数帯域の信号強度を算出する構成であってもよい。

【0102】

設定部２０６は、強度算出部２０４により算出される複数の信号強度に基づいて単位空間を設定する。具体的には、強度算出部２０４は、正常時のポンプ７０に対応する振動信号を分析することにより複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度（例えば、各時刻Ｔ１～Ｔｘの各周波数帯域ｆ１～ｆｎの信号強度Ｌ）を算出する。ある局面では、設定部２０６は、各時刻Ｔ１～Ｔｘでの複数の信号強度で構成される単位空間を初期の単位空間Ｕ１として設定する。他の局面では、設定部２０６は、各時刻Ｔ１～Ｔｘでの複数の信号強度の重心位置を示す２次元の重心データを算出し、当該重心データで構成される単位空間を初期の単位空間Ｕ２として設定する。

【0103】

距離算出部２０８は、ＭＴ法を用いて、単位空間に対する、第１の時刻（例えば、時刻Ｔｓ）での複数の信号強度に基づく信号空間のマハラノビス距離を算出する。例えば、距離算出部２０８は、予め設定された初期の単位空間Ｕ１に対する信号空間Ｘ１ｓのマハラノビス距離ＭＤ１を算出する。また、距離算出部２０８は、予め設定された初期の単位空間Ｕ２に対する信号空間Ｘ２ｓのマハラノビス距離ＭＤ２を算出する。

【0104】

データ取得部２１０は、ポンプ７０の動作状態に関する状態データを取得する。状態データは、吐出圧力Ｊ１、電流値Ｊ２、周波数Ｊ３および温度Ｊ４のうちの少なくとも１つを含む。

【0105】

異常判定部２１２は、マハラノビス距離ＭＤおよび状態データに基づいて、ポンプ７０の異常の有無を判定する。ある局面では、異常判定部２１２は、マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１以上か否かを判定する。マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１以上となった場合、異常判定部２１２は、状態データに基づいてポンプ７０の異常の有無を判定する。具体的には、異常判定部２１２は、状態データが正常である場合（例えば、吐出圧力Ｊ１が基準値Ｅ１以上である場合）にはポンプ７０が正常であり、状態データが異常である場合（例えば、吐出圧力Ｊ１が基準値Ｅ１未満である場合）にはポンプ７０が異常であると判定する。

【0106】

他の例として、異常判定部２１２は、電流値Ｊ２が基準値Ｅ２未満である場合にはポンプ７０が正常であり、電流値Ｊ２が基準値Ｅ２以上である場合にはポンプ７０が異常であると判定する。これは、ポンプ７０の負荷が大きくなると電流値が増大するためである。

【0107】

また、異常判定部２１２は、周波数Ｊ３が基準値Ｅ３未満である場合にはポンプ７０が正常であり、周波数Ｊ３が基準値Ｅ３以上である場合にはポンプ７０が異常であると判定する。これは、何らかの原因でポンプ７０の吐出圧力が規定圧力に達しない場合には、周波数を高める制御が実行されるためである。

【0108】

さらに、異常判定部２１２は、温度Ｊ４が基準値Ｅ４未満である場合にはポンプ７０が正常であり、温度Ｊ４が基準値Ｅ４以上である場合にはポンプ７０が異常であると判定する。これは、ポンプ７０の部品の摩耗等により機械的な負荷が大きくなると、潤滑不良のために発生した熱により筐体の温度が上昇するためである。

【0109】

上記より、吐出圧力Ｊ１が基準値Ｅ１未満であるとの第１条件、電流値Ｊ２が基準値Ｅ２以上であるとの第２条件、周波数Ｊ３が基準値Ｅ３以上であるとの第３条件、および温度Ｊ４が基準値Ｅ４以上であるとの第４条件のうちの少なくとも１つが成立する場合、異常判定部２１２は、ポンプ７０が異常であると判定してもよい。

【0110】

ポンプ７０が異常ではないと判定された場合、設定部２０６は、第１の時刻の近傍の所定期間Ｙ（例えば、時刻Ｔｓから時刻Ｔ（ｓ＋５×ｎ）までの期間）における、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度に基づいて、単位空間（例えば、単位空間Ｕ１，Ｕ２）を再設定する。なお、当該複数の信号強度は、強度算出部２０４により、所定期間Ｙにおいて取得された振動信号を分析することにより算出される。設定部２０６は、所定期間Ｙ（例えば、各時刻Ｔｓ～Ｔ（ｓ＋５×ｎ））における複数の信号強度を単位空間Ｕ１ｘとして設定し、所定期間Ｙにおける複数の信号強度の２次元の重心データを単位空間Ｕ２ｘとして設定する。

【0111】

また、強度算出部２０４は、第１の時刻（例えば、時刻Ｔｓ）よりも後に取得された振動信号を分析することにより、複数の周波数帯域にそれぞれ対応する複数の信号強度を算出する。距離算出部２０８は、設定部２０６により再設定された単位空間（例えば、単位空間Ｕ１ｘ，Ｕ２ｘ）に対する、当該複数の信号強度に基づく信号空間のマハラノビス距離ＭＤ（例えば、マハラノビス距離ＭＤ１＿２）を算出する。マハラノビス距離ＭＤが閾値以上となった場合、異常判定部２１２は、上記と同様に、状態データに基づいてポンプ７０の異常の有無を判定する。

【0112】

出力制御部２１４は、ポンプ７０が異常であると判定された場合、ポンプ７０の異常発生を警告する警告情報（例えば、異常アラート）を出力する。また、出力制御部２１４は、マハラノビス距離ＭＤが閾値以上である場合には、マハラノビス距離ＭＤが閾値未満である場合とは異なる表示態様で、マハラノビス距離ＭＤをディスプレイ１０５に表示する。例えば、出力制御部２１４は、マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１以上である場合には、マハラノビス距離ＭＤ１を赤色で表示し、マハラノビス距離ＭＤ１が閾値Ｔｈ１未満である場合にはマハラノビス距離ＭＤ１を黒色で表示する。

【0113】

＜利点＞
本実施の形態によると、ポンプ７０の故障が発生するタイミングの少し前のタイミングで異常を判定できるため、より適切なタイミングでポンプ７０の保全を行なうことができる。その結果、予知保全の精度を向上させることが可能となる。

【0114】

＜その他の実施の形態＞
（１）上述した実施の形態において、コンピュータを機能させて、上述のフローチャートで説明したような制御を実行させるプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、二次記憶装置、主記憶装置およびメモリカードなどの一時的でないコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。

【0115】

（２）上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。

【0116】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0117】

１０ 解析装置、２０ センサユニット、２１ フィルタ、２２ 増幅器、２３ Ａ／Ｄコンバータ、３０ センサ、４０ 端末装置、５０ ネットワーク、６０ 監視装置、７０ ポンプ、１００ 解析システム、１０１ プロセッサ、１０３ メモリ、１０５ ディスプレイ、１０７ 入力装置、１０９ 信号入力インターフェイス、１１１ 通信インターフェイス、２０２ 信号取得部、２０４ 強度算出部、２０６ 設定部、２０８ 距離算出部、２１０ データ取得部、２１２ 異常判定部、２１４ 出力制御部、１０００ システム。

【要約】

【課題】動作中に振動を発生する保全対象機器について、予知保全の精度を向上させることが可能な解析システムを提供する。
【解決手段】解析システムは、動作中の対象機器に取り付けられたセンサにより検出される振動信号を取得する信号取得部と、振動信号を分析することにより第１の複数の信号強度を算出する強度算出部と、単位空間に対する、第１の時刻での第１の複数の信号強度に基づく信号空間の第１マハラノビス距離を算出する距離算出部と、対象機器の状態データを取得するデータ取得部と、第１マハラノビス距離が閾値以上となった場合、状態データに基づいて対象機器の異常の有無を判定する異常判定部と、対象機器が異常ではないと判定された場合、第１の時刻の近傍の所定期間において取得された振動信号を分析することにより算出される第２の複数の信号強度に基づいて、単位空間を再設定する設定部とを備える。
【選択図】図１４

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】