JP5718457B2 - Service life prediction system and service life prediction method - Google Patents
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Description
本発明は、電気機械装置に含まれ、稼働時間とともに消耗または劣化する部品(以下、保守部品という)の寿命を予測する保守部品寿命予測システムおよび保守部品寿命予測方法に関する。 The present invention relates to a maintenance part life prediction system and a maintenance part life prediction method for predicting the life of a part (hereinafter, referred to as a maintenance part) that is included in an electromechanical device and wears or deteriorates with the operating time.
例えば、医療用診断装置の1つであるX線CT(Computed Tomography:コンピュータ断層撮影)装置のような電気機械装置は、稼働時間とともに消耗または劣化する回転陽極X線管やコンデンサなどの部品を有する。これらの部品の寿命は、電気機械装置そのものに期待される寿命に比べはるかに短い。そこで、これらの部品は、保守部品として、歴月歴日数あるいは累積稼働時間に応じて定期的に交換される。その場合、その交換サイクルの基準は、寿命試験や故障フィールドデータから求められた故障率関数λ(t)、故障確率密度関数f(t)、累積故障確率分布関数F(t)、累積ハザード関数H(t)などを用いて予測される寿命に基づき決定される。 For example, an electromechanical apparatus such as an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, which is one of medical diagnostic apparatuses, has components such as a rotating anode X-ray tube and a capacitor that are consumed or deteriorated with operation time. . The lifetime of these parts is much shorter than that expected for the electromechanical device itself. Therefore, these parts are periodically replaced as maintenance parts according to the number of days in history or the cumulative operating time. In that case, the criteria of the replacement cycle are failure rate function λ (t), failure probability density function f (t), cumulative failure probability distribution function F (t), cumulative hazard function obtained from life test and failure field data. It is determined based on the expected lifetime using H (t) or the like.
特許文献1には、プラント装置にその使用の仕方や使用環境を計測するセンサを設け、その装置に含まれる消耗部品について、そのセンサによって計測される装置の使用の仕方や使用環境に基づく寿命の予測モデルを作成しておき、その予測モデルによって予測される寿命に従って、その消耗部品の交換時期を提示するプラント保全支援システムの例が開示されている。
In
また、特許文献2には、X線CT装置の例が開示されているが、消耗部品などの寿命予測をすることについては、とくに記載はされていない。しかしながら、X線CT装置のような電気機械装置でも、その使用の仕方や使用環境をモニタリングするセンサを設置することによって、装置固有の使用の仕方や使用環境を計測し、現実の使用の仕方や使用環境に適合した寿命予測を行うことは可能であり、その場合、保守部品の交換サイクルの精度が向上する。 Patent Document 2 discloses an example of an X-ray CT apparatus, but there is no particular description about predicting the life of consumable parts. However, even in an electromechanical apparatus such as an X-ray CT apparatus, by installing a sensor for monitoring the usage and usage environment of the apparatus, the usage and usage environment unique to the apparatus is measured, and the actual usage and It is possible to perform a life prediction suitable for the use environment, and in this case, the accuracy of the replacement cycle of the maintenance parts is improved.
また、本発明に関連する技術として、非特許文献1には、マルコフ連鎖モンテカルロ(Markov Chain Monte Carlo)法(以下、MCMC法と略す)を用いて、モデルパラメータを決定し、最適化する方法などについて記載されている。
また、非特許文献2には、混合ワイブル分布モデルを非線形最小二乗法によって作成する方法について記載されている。Further, as a technique related to the present invention, Non-Patent
Non-Patent Document 2 describes a method of creating a mixed Weibull distribution model by a nonlinear least square method.
特許文献1に記載されているように、電気機械装置に含まれる消耗部品(保守部品)の寿命の予測モデルを、その保守部品の使用の仕方や使用環境に応じて作成しておけば、確かに、その保守部品の使用の仕方や使用環境に応じて、その保守部品の寿命を精度よく予測することが可能になる。
As described in
ところが、使用の仕方や使用環境ごとに保守部品の寿命の予測モデルを作成するとなると、その保守部品について、使用の仕方や使用環境ごとに、有意の統計処理が可能な程度の量の寿命のフィールドデータまたは寿命試験データが必要となる。 However, if a service life prediction model is created for each usage and usage environment, the service life field of the maintenance parts is large enough to enable significant statistical processing for each usage and usage environment. Data or life test data is required.
しかしながら、一般には、使用の仕方(以下、使用方法という)や使用環境ごとに有意の統計処理が可能な程度の量のフィールドデータまたは寿命試験データを取得するには、時間も、コストも掛かる。従って、とくに、新製品の電気機械装置の保守部品などについては、寿命の実績データのフィールドデータも寿命試験データも十分な量が収集されていない場合が多い。従って、そのような保守部品については、その使用方法や使用環境ごとの寿命の予測モデルを作成することは、現実には、困難であるといわざるを得ない。 However, in general, it takes time and cost to acquire a sufficient amount of field data or life test data that allows significant statistical processing for each usage (hereinafter referred to as usage) and usage environment. Therefore, particularly for maintenance parts of electromechanical devices as new products, a sufficient amount of field data of life performance data and life test data is often not collected. Therefore, it can be said that it is actually difficult to create a prediction model of such service parts for each usage method and environment.
そこで、本発明は、使用方法や使用環境を考慮した保守部品寿命を、少ない実績データで、精度よく予測することが可能な保守部品寿命予測システムおよび保守部品寿命予測方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a maintenance part life prediction system and a maintenance part life prediction method capable of accurately predicting a maintenance part life in consideration of a usage method and a use environment with a small amount of performance data.
本発明は、使用方法および使用環境によって寿命が変動する電気機械装置の保守部品の寿命を予測する保守部品寿命予測システムであって、前記保守部品の使用開始から故障するまでの経過時間または稼働時間を表す第1のデータと、その保守部品の使用方法および使用環境を表す第2のデータと、が対応付けられて構成された信頼性データが蓄積された信頼性データ記憶部と、前記保守部品の寿命を予測する寿命予測モデルに含まれるパラメータの値を前記第2のデータから予測するパラメータ予測モデルに含まれるメタパラメータの値を、前記第1のデータと、前記第2のデータと、前記メタパラメータについて事前に設定された確率分布に従う乱数と、を用いたシミュレーションによって定めるモデル作成シミュレータ部と、前記モデル作成シミュレータ部によって定められたメタパラメータの値を有するパラメータ予測モデルと寿命予測対象の保守部品についての前記第2のデータの値とから、前記寿命予測モデルに含まれるパラメータの値を定める寿命予測モデル作成部と、前記寿命予測モデル作成部によって定められたれたパラメータの値を有する寿命予測モデルに基づき、前記寿命予測対象の保守部品の予測寿命を予測する寿命予測計算試行部と、を備えることを特徴とする。 The present invention is a maintenance part life prediction system that predicts the life of a maintenance part of an electromechanical device whose life varies depending on the method of use and use environment, and the elapsed time or operation time from the start of use of the maintenance part to failure. A reliability data storage unit in which reliability data configured by associating first data representing the first data and second data representing the usage method and usage environment of the maintenance component is stored, and the maintenance component The value of the meta parameter included in the parameter prediction model for predicting the value of the parameter included in the life prediction model for predicting the life of the material from the second data, the first data, the second data, and the A model creation simulator unit determined by simulation using a random number according to a probability distribution set in advance for the meta parameter, and the model A life prediction model for determining a parameter value included in the life prediction model from a parameter prediction model having a meta parameter value determined by the creation simulator unit and a value of the second data for the maintenance component to be life predicted A life prediction calculation trial unit that predicts a predicted life of the maintenance target of the life prediction target based on a life prediction model having a parameter value determined by the life prediction model creation unit. Features.
本発明に係る保守部品寿命予測システムは、保守部品の寿命予測モデルに含まれるパラメータを、保守部品の使用方法および使用環境を表すデータ(前記第2のデータ)によって予測するパラメータ予測モデルを用いて予測する。そして、そのパラメータ予測モデルに含まれるメタパラメータを、信頼性データ記憶部に蓄積されているデータ(前記第1のデータ、すなわち、寿命のフィールドデータ)と、保守部品の使用方法および使用環境を表すデータ(前記第2のデータ)と、に適合するように、乱数シミュレーションによって求める。 A maintenance part life prediction system according to the present invention uses a parameter prediction model that predicts parameters included in a maintenance part life prediction model based on data (second data) representing a usage method and a use environment of the maintenance part. Predict. Then, the meta parameters included in the parameter prediction model represent the data stored in the reliability data storage unit (the first data, that is, the field data of the lifetime), the usage method and the usage environment of the maintenance parts. It is obtained by random number simulation so as to match the data (the second data).
すなわち、本発明で用いられている保守部品の寿命予測モデルには、第1のデータ(寿命のフィールドデータ)だけでなく、第2のデータ(使用方法および使用環境のデータ)が変数として組み込まれたものとなっている。従って、本発明では、信頼性データ記憶部に蓄積されているフィールドデータを、使用方法および使用環境のデータごとに層別する必要がなく、また、その寿命予測モデルのパラメータが、信頼性データ記憶部に蓄積されているフィールドデータへ合せ込こむような乱数シミュレーションによって求められている。従って、本発明では、大量のフィールドデータがない場合であっても、保守部品の寿命を精度よく予測することができる。 That is, the service life prediction model of the present invention incorporates not only the first data (life field data) but also the second data (use method and use environment data) as variables. It has become. Therefore, in the present invention, there is no need to stratify the field data stored in the reliability data storage unit according to usage method and usage environment data, and the parameters of the life prediction model are stored in the reliability data storage. It is obtained by random number simulation that matches the field data stored in the section. Therefore, in the present invention, even when there is no large amount of field data, the service life of the maintenance component can be accurately predicted.
本発明によれば、使用方法や使用環境を考慮した保守部品寿命を、少ない実績データで、精度よく予測することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to accurately predict the service life of a service component in consideration of the usage method and the usage environment with a small amount of actual data.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、実施形態を説明するためのすべての図面において、同一の構成要素には同一符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, the same constituent elements are given the same reference numerals, and the repeated explanation thereof is omitted.
(1.保守部品寿命予測システムの構成)
図1は、本発明の実施形態に係る保守部品寿命予測システムの機能的なブロック構成の例を示した図である。図1に示すように、保守部品寿命予測システム100は、モデル作成シミュレータ部110、寿命計算部130、信頼性データ記憶部140などのブロックを含んで構成される。(1. Configuration of maintenance parts life prediction system)
FIG. 1 is a diagram showing an example of a functional block configuration of a maintenance part life prediction system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the maintenance component
ここで、モデル作成シミュレータ部110は、その内部に、モデル作成試行部111、確率的パラメータ標本生成部115、モデル精度収束判定部116、パラメータ標本値記憶部121、寿命予測モデル記憶部122などのブロックを含んで構成され、さらに、モデル作成試行部111は、その内部に、寿命予測モデル作成試行部112、寿命予測計算試行部113などを含んで構成される。また、寿命計算部130は、その内部に、寿命予測モデル作成部132、寿命予測計算部133、保守部品交換サイクル通知部134などのブロックを含んで構成される。
Here, the model
保守部品寿命予測システム100は、電気機械装置200(例えば、医療用のX線CT装置)から、その使用方法(使用の仕方)や使用環境、保守履歴、故障情報(故障実績データ、寿命データ)などを含む様々な信頼性データを取得し、その取得した信頼性データに基づき、電気機械装置200に含まれる保守部品の寿命を予測するとともに、その予測した保守部品の寿命に基づく交換時期や交換サイクルを保守管理装置135などに出力するなどの機能を有している。なお、各ブロックが有する機能の詳細については、以下の実施形態の説明の中で順次説明する。
The maintenance part
図2は、保守部品寿命予測システム100を実現する計算機システムの構成の例を示した図である。図2に示すように、本発明の実施形態に係る保守部品寿命予測モデルの運用・管理を行う運用センタ300に設けられたモデル管理用計算機31は、通信ネットワーク500を介して、遠隔地の複数のサイト400にそれぞれ設けられた操作用計算機41に接続される。ここで、操作用計算機41は、例えば、X線CT装置などの電気機械装置200を操作し、制御する計算機であり、サイト400は、その電気機械装置200が設置された、例えば、病院などの構内を意味する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a computer system that implements the maintenance component
また、モデル管理用計算機31は、演算処理装置32と記憶装置33とを含んで構成され、その記憶装置33にはパラメータ標本値記憶部121、寿命予測モデル記憶部122、信頼性データ記憶部140などが設けられる。また、操作用計算機41は、演算処理装置42と記憶装置43とを含んで構成される。なお、本実施形態では、図1に示したモデル作成シミュレータ部110の機能および寿命計算部130の機能は、モデル管理用計算機31によって実現され、また、保守管理装置135の機能は、操作用計算機41によって実現されるものとする。ただし、別の実施形態として、モデル作成シミュレータ部110の機能がモデル管理用計算機31によって実現され、また、寿命計算部130の機能および保守管理装置135の機能が操作用計算機41によって実現されるとしてもよい。
The
(2.X線CT装置の構成)
図3は、本発明の実施形態において、電気機械装置200の代表例として用いられるX線CT装置の概略構成の例を示した図である。図3に示すように、X線CT装置200aは、架台(ガントリ)10、X線管11、高電圧発生装置12、コリメータ13、検出器15、データ収集部16、画像再構成演算装置17、操作用計算機41、などを含んで構成される。(2. Configuration of X-ray CT system)
FIG. 3 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an X-ray CT apparatus used as a representative example of the
X線CT装置200aにおいて、X線管11で発生したX線束14は、コリメータ13で必要なビーム幅にトリミングされ、架台(ガントリ)10の中心部に配置された被写体(図示せず)に曝射される。検出器15は、被写体透過後のX線束14を検出し、データ収集部16は、検出器15の検出値を収集し、収集した検出値を画像再構成演算装置17へ転送する。画像再構成演算装置17は、検出器15の検出値に基づき、被写体によるX線吸収の度合いを計算し、被写体の一方向からの曝射画像を得る。このとき、X線管11、コリメータ13および検出器15は、回転する架台10に固定され、架台10とともに被写体の周りを回転する。従って、画像再構成演算装置17は、被写体の複数方向からの曝射画像を得ることができ、その複数方向からの曝射画像に基づき、被写体の断面画像を再構成する。
In the X-ray CT apparatus 200 a, the X-ray bundle 14 generated in the
X線管11は、加速した熱電子をタングステンなどの金属のターゲットに衝突させてX線を発生させる構造になっているので、その金属のターゲットは消耗する。従って、X線管11は、X線CT装置200aにおける典型的な保守部品といえる。また、高電圧発生装置12の内部のコンデンサ部品や、画像再構成演算装置17の内部の電子回路基板なども保守部品といえる。
Since the
そこで、保守部品寿命予測システム100は、例えば、X線管11などの消耗劣化する保守部品の寿命を予測する。その場合、その寿命は、X線CT装置200aの使用時間や累計撮像枚数だけでなく、その使用方法(例えば、運転間隔、暖機運転時間)や使用環境(周囲温度、湿度など)にも依存する。そこで、保守部品寿命予測システム100は、例えば、X線管11の故障データとともに、使用時間、累計撮像枚数、使用方法、使用環境などのデータを、寿命予測の手掛かりとなる信頼性データとして、X線CT装置200aから取得し、信頼性データ記憶部140に蓄積する。
Therefore, the maintenance part
図4は、信頼性データ記憶部140に蓄積されるX線CT装置200aに対する信頼性データのレコード構成の例を示した図である。図4に示すように、X線CT装置200aに対する信頼性データのレコードは、装置番号、稼動開始日時、X線管故障日時、X線管故障モード、X線管交換日時、累計撮像枚数、暖機運転時間、運転間隔、設置環境温度などのデータを含んで構成される。なお、ここでは、説明を簡単にするために、X線管11だけを保守部品としている。また、図4に示した信頼性データのレコードは、X線管が故障した場合のレコードの例を示しているが、X線管が故障する前に予防交換した場合は、故障イベント監視打ち切りレコードとなり、X線管故障日時とX線管故障モードの欄は、空欄となる。なお、故障停止前の異音発生などの異常状態は故障に含める。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a record configuration of reliability data for the X-ray CT apparatus 200a accumulated in the reliability
従って、信頼性データ記憶部140に蓄積される1レコードの信頼性データは、X線管11のフィールドにおける寿命の実績データ(すなわち、X線CT装置200aの稼働開始から、あるいは、X線管11が前回交換されてから、そのX線管11が故障するまで、あるいは、予防交換されるまでの時間)が、X線CT装置200aの使用方法(累計撮像枚数、暖機運転時間、運転間隔など)および使用環境(設置環境温度など)を表すデータに対応付けられたデータということができる。
Accordingly, the reliability data of one record accumulated in the reliability
なお、ここでは、X線管11の寿命は、X線管11が使用され始めてから故障するまでの経過時間で求められているが、実際に使用された稼働時間で求められるものであってもよい。以下、保守部品の寿命は、その保守部品に応じてどちらかに定められていれば、経過時間であっても稼働時間であってもよいものとする。
Here, the life of the
(3.寿命の一般的な予測方法)
まず、ここでは、保守部品寿命予測システム100が従来の一般的な寿命予測の考え方に従って、X線CT装置200aの保守を管理するとした場合に、保守部品の寿命を予測し、交換サイクルを設定する方法について説明する。すなわち、従来の一般的な考えによれば、保守部品の寿命予測および交換サイクルの設定は、例えば、次の手順に従って行われる。(3. General method for predicting life)
First, here, when the maintenance part
<手順1> 信頼性データ記憶部140に蓄積された信頼性データに基づき、ワイブル分布に従う故障累積分布F(t)を推定する。
例えば、保守部品寿命予測システム100は、レコード数Nの信頼性データについて、X線管故障日時から稼動開始日時を差し引いて故障までの時間tを求め、その時間tを昇順に並べたときの順位iを求める。次に、レコード数Nに応じて、式(1)で定められる経験分布、式(2)で定められるメジアンランク、または、式(3)で定められる平均ランクから故障累積分布F(t)の推定値を求める。
For example, the maintenance part
<手順2> (故障までの時間t,故障累積分布F(t)の推定値)の組のデータをワイブル確率紙上にプロットし、直線をあてはめる。
<手順3> 式(4)で表されるワイブル分布に従う故障累積分布F(t)の形状パラメータm、尺度パラメータη、位置パラメータγをワイブル確率紙から読み取る。
<
<手順4> 次に、手順3で求めた形状パラメータm,尺度パラメータη,位置パラメータγを用いて、式(5)で表される100s(0<s<1)パーセント故障寿命(Tハット)を求める。
<手順5> 次に、当該保守部品(X線管11)に要求される信頼度に基づき、適宜、しきい値sを設定し、式(5)を用いて寿命Tを計算し、その寿命が尽きる前に当該保守部品の交換が行われるように、交換サイクルを決定する。
<
なお、以上の説明において、<手順2>および<手順3>は、説明の便宜上、主として人の行為により実現される手順となっているが、近年では、これらの手順をパーソナルコンピュータなどの計算機に実行させるプログラムが開発されているので、例えば、そのプログラムをモデル管理用計算機31や操作用計算機41に実行させることで、<手順2>および<手順3>を行うことができる。
In the above description, <Procedure 2> and <
(4.一般的な予測方法における問題点)
しかしながら、以上に説明した保守部品の寿命を予測し、交換サイクルを設定する方法には、実用上、重大な問題が存在する。すなわち、保守部品の寿命を予測するためには、(故障までの時間t、故障累積分布F(t)の推定値)の組のデータをワイブル確率紙上にプロットし、直線を当てはめることが必要であるが、現実の電気機械装置200においては、その使用方法や使用環境が様々に異なるため、ワイブル確率紙上で必ずしも直線になるとは限らない。すなわち、保守部品の寿命は、その使用方法や使用環境によって大きな相違を生じることが多い。(4. Problems in general prediction methods)
However, the above-described method for predicting the service life of a maintenance part and setting a replacement cycle has a serious problem in practice. In other words, in order to predict the service life of maintenance parts, it is necessary to plot a set of data (time t until failure, estimated value of failure cumulative distribution F (t)) on Weibull probability paper and fit a straight line. However, in the actual
例えば、X線CT装置200aは、大きな総合病院では、年中通電され、1日に何度も使用されるが、小さな病院では、多くても1日1回程度しか使用されず、使用されるときにのみ通電される。とすれば、両者の使用方法のどちらが過酷かは一概にはいえないが、X線CT装置200aに含まれるX線管11の平均的な寿命に相違が生じても不思議ではない。
For example, the X-ray CT apparatus 200a is energized throughout the year in large general hospitals and used many times a day, but is used only once a day at most in small hospitals. Only energized when. If this is the case, it cannot be generally said which of the two methods of use is severe, but it is not surprising that there is a difference in the average life of the
図5は、X線管11などの保守部品の故障率チャートの例を示した図である。図5に示した故障率チャート50において、横軸は、保守部品の稼働時間tを表し、縦軸は、その保守部品の故障率λ(t)を表す。そして、その中に描かれた右肩上がりの実線、破線および一点鎖線の曲線は、ある保守部品(例えば、X線管11)について、それぞれ使用方法や使用環境が異なる場合の故障率曲線の例を表したものである。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a failure rate chart of maintenance parts such as the
ここで、故障率λ(t)とは、単位時間当たりに発生する故障の発生確率であり、故障累積分布F(t)との間に式(6−1)〜(6−3)に示す関係を有する。
図5において、平均故障率曲線50h(一点鎖線の曲線)は、当該保守部品(例えば、X線管11)の使用方法や使用環境を考慮しないで平均した寿命から得られた故障率曲線の例である。従来技術における平均寿命または故障率の統計の概念では、通常、この平均故障率曲線50hしか取得されない。 In FIG. 5, an average failure rate curve 50h (a dashed line curve) is an example of a failure rate curve obtained from an averaged life without considering the usage method and usage environment of the maintenance part (for example, the X-ray tube 11). It is. In the conventional concept of average life or failure rate statistics, only this average failure rate curve 50h is usually obtained.
なお、この図5に示した故障率曲線は、いわゆるバスタブ曲線の故障モデルでいう偶発故障期をほぼ終えた後の磨耗故障期の故障率曲線に相当する。一般に、磨耗故障期の故障率λ(t)は、稼働時間の増加とともに右肩上がりで増加する。そして、その平均故障率曲線50hに対しては、故障率λ(t)のしきい値50sが予め設定されており、平均故障率曲線50hがそのしきい値50sを超えるときの稼働時間tが、その保守部品の交換時間50eとして定められる。 Note that the failure rate curve shown in FIG. 5 corresponds to the failure rate curve in the wear failure period after almost the accidental failure period in the so-called bathtub curve failure model. In general, the failure rate λ (t) in the wear failure period increases as the operating time increases. For the average failure rate curve 50h, a threshold value 50s of the failure rate λ (t) is preset, and the operating time t when the average failure rate curve 50h exceeds the threshold value 50s is The maintenance part replacement time 50e is determined.
ところが、前記したように、X線管11などの保守部品の寿命は、その使用方法によって大きな相違が生じる。すなわち、その保守部品を過酷な使用条件で使用すれば、図5の使用方法Aの故障率曲線50aのように、平均故障率曲線50hよりも早く立ち上がる曲線となり、また、保守部品を緩い使用条件で使用すれば、図5の使用方法Cの故障率曲線50cのように、平均故障率曲線50hよりも遅く立ち上がる曲線となる。
However, as described above, the service life of maintenance parts such as the
そこで、例えば、使用方法C(故障率曲線50c)で使用されている保守部品を、稼働時間tが交換時間50eに達したときに交換した場合には、その保守部品は、まだ使用可能、すなわち、その故障率λ(t)は、しきい値50sよりも十分小さいので、保守コストは、その故障率λ(t)が実際にしきい値50sに達するまで使用する場合に比べ増加する。
Therefore, for example, when the maintenance part used in the usage method C (
それに対し、使用方法A(故障率曲線50a)で使用されている保守部品を、稼働時間tが交換時間50eに達したときに交換しようとした場合には、多くの保守部品は、交換される前に故障することになる。その場合には、故障対応の事後処理などに余分に時間が掛ることになり、稼働率が低下したり、運用コストが増加したりして、逆に保守コストの増加を招く結果となる。 On the other hand, when the maintenance part used in the usage method A (failure rate curve 50a) is to be replaced when the operation time t reaches the replacement time 50e, many maintenance parts are replaced. It will break down before. In this case, extra time is required for post-processing for handling a failure, resulting in a decrease in operating rate and an increase in operation cost, resulting in an increase in maintenance cost.
また、同じ保守部品が同じ使用条件で使用されても、その使用環境(周囲温度、湿度など)が異なれば、その故障率曲線は、必ずしも同じになるとは限らない。例えば、図5に示すように、使用方法Aが同じであっても、使用環境A1と使用環境A2とでは、その故障率曲線50a1,50a2は、異なることが多い。 Even if the same maintenance parts are used under the same use conditions, their failure rate curves are not necessarily the same if their use environments (ambient temperature, humidity, etc.) are different. For example, as shown in FIG. 5, even if the usage method A is the same, the failure rate curves 50a1 and 50a2 are often different between the usage environment A1 and the usage environment A2.
結局、平均故障率曲線50hが有効なのは、最も平均的な使用条件や使用環境で用いられる使用方法B(50b)の場合に過ぎない。そこで、使用方法や使用環境に応じて、保守部品の寿命を予測し、その交換時間を最適に設定するためには、使用方法や使用環境に応じて個別に故障率曲線をモデル化する必要がある。 After all, the average failure rate curve 50h is effective only in the case of the usage method B (50b) used in the most average usage conditions and usage environments. Therefore, in order to predict the life of maintenance parts according to the usage method and usage environment, and to set the replacement time optimally, it is necessary to individually model the failure rate curve according to the usage method and usage environment. is there.
その場合、使用方法や使用環境ごとに十分な数の信頼性データがあれば、信頼性データを使用方法や使用環境で層別して、使用方法や使用環境ごとにワイブル確率紙などを用いて故障率曲線を求めればよい。しかしながら、このことが従来行われている一般的な方法の大きな問題点となる。 In that case, if there is a sufficient number of reliability data for each method of use and environment, the reliability data is stratified by method of use and environment, and the failure rate is determined using Weibull probability paper for each method of use and environment. What is necessary is just to obtain a curve. However, this is a big problem of a general method conventionally performed.
すなわち、保守部品に対して取得される信頼性データのうち、磨耗故障が発生したことにより保守部品の寿命が得られる事例データ(フィールドデータ)は、もともと多数得られる性質のデータではない。さらに、その事例データを層別しようとすると、その層別によって、層別後のデータ数はますます少なくなるので、それだけのデータでは、ワイブル確率紙上などに近似直線を引くことが困難になる。従って、寿命の予測値を求めることができなくなる。あるいは、無理に直線を当てはめようとすると、誤った寿命や誤差の大きい寿命が求められることになる。 That is, of the reliability data acquired for the maintenance parts, case data (field data) in which the life of the maintenance parts can be obtained due to the occurrence of a wear failure is not data of a nature that can be obtained in large numbers. Further, when the case data is stratified, the number of data after stratification is further reduced depending on the stratification. Therefore, it is difficult to draw an approximate line on the Weibull probability paper with such data. Therefore, it becomes impossible to obtain the predicted value of the lifetime. Alternatively, if an attempt is made to fit a straight line, an erroneous life or a life with a large error is required.
以上のように、従来技術においては、使用方法や使用環境で層別した精度の高い保守部品の寿命を求める場合には、それを求めるに足る十分な数の信頼性データを得ることが困難なために、実質的には、層別した精度の高い保守部品の寿命を求めることができないということが問題となる。 As described above, in the prior art, when obtaining the life of a highly accurate maintenance part stratified by usage method and environment, it is difficult to obtain a sufficient number of reliability data sufficient to obtain it. For this reason, the problem is that it is impossible to determine the service life of maintenance parts with high accuracy.
(5.本発明の実施形態における解決方法)
そこで、本実施形態では、電気機械装置200の使用方法や使用環境に係るデータそのものを有効に利用することにより、フィールドで得られるX線管11などの保守部品の信頼性データを、使用方法や使用環境で層別することなく、その保守部品の寿命を予測する方法を提示する。(5. Solution in the embodiment of the present invention)
Therefore, in the present embodiment, the reliability data of the maintenance parts such as the
(5.1 統合寿命予測モデルの作成)
本実施形態では、モデル作成シミュレータ部110が、全ての故障情報を含む信頼性データを用いて、式(7)に基づく統合寿命予測モデルを作成する。
In the present embodiment, the model
なお、式(7)は、ワイブル分布に従う故障累積分布F(t)を微分して得られる故障確率密度分布f(t)を表す式であり(式(6−2)参照)、また、式(7)におけるパラメータm,η,γは、それぞれワイブル分布でいう形状パラメータ、尺度パラメータ、位置パラメータである。 Equation (7) is an equation representing the failure probability density distribution f (t) obtained by differentiating the failure cumulative distribution F (t) according to the Weibull distribution (see Equation (6-2)). The parameters m, η, and γ in (7) are a shape parameter, a scale parameter, and a position parameter in the Weibull distribution, respectively.
次に、これらの形状パラメータm、尺度パラメータη、位置パラメータγについて、使用方法(例えば、運転間隔、暖機運転時間など)や使用環境(例えば、周囲温度、湿度など)を表す変数ziとの間に、式(8)の関係を設定する。Next, with respect to these shape parameter m, scale parameter η, and position parameter γ, variables z i representing the usage method (for example, operation interval, warm-up operation time, etc.) and the usage environment (for example, ambient temperature, humidity, etc.) The relationship of Formula (8) is set between
すなわち、形状パラメータm、尺度パラメータη、位置パラメータγは、それぞれ、使用方法や使用環境を表す変数ziに共通する値である共通形状パラメータm0、共通尺度パラメータη0、共通位置パラメータγ0に、使用方法や使用環境を表す変数ziに個別的に比例する値(すなわち、mi・zi、ηi・zi、γi・zi)を足し合わせた値として表されるものとする。That is, the shape parameter m, the scale parameter η, and the position parameter γ are the common shape parameter m 0 , the common scale parameter η 0 , and the common position parameter γ 0 , which are values common to the variable z i representing the usage method and environment. And a value that is individually proportional to the variable z i representing the method of use or environment (ie, m i · z i , η i · z i , γ i · z i ) And
そして、式(7)の故障確率密度分布f(t)を積分した故障確率累積分布に対して、パーセント点s(0<s<1)のしきい値を設定することにより、式(9)に示す寿命の予測値、すなわち、予測寿命Tlifeハットを得ることができる。Then, by setting a threshold value of the percentage point s (0 <s <1) for the failure probability cumulative distribution obtained by integrating the failure probability density distribution f (t) of Equation (7), Equation (9) The predicted value of the life shown in FIG. 1, that is, the predicted life T life hat can be obtained.
以上に示した故障確率密度分布モデルでは、使用方法や使用環境の効果について、その共通効果がパラメータm0、η0、γ0として、また、個別的な効果が比例係数mi、ηi、γiとして統合された形で組み込まれている。従って、フィールドの故障事例が少ない場合であっても、共通効果のパラメータm0、η0、γ0をすべての故障事例から求めることができ、また、個別効果の比例係数mi、ηi、γiを、その共通効果からの差分として求めることができるので、寿命を精度よく予測することが可能になる。In the failure probability density distribution model shown above, regarding the effects of the usage method and the usage environment, the common effects are the parameters m 0 , η 0 , γ 0 , and the individual effects are the proportional coefficients m i , η i , It is incorporated in an integrated form as γ i . Therefore, even when the number of failure cases in the field is small, the common effect parameters m 0 , η 0 , γ 0 can be obtained from all the failure cases, and the proportional coefficients m i , η i , Since γ i can be obtained as a difference from the common effect, the lifetime can be accurately predicted.
(5.2 統合寿命予測モデルに存在する課題)
式(9)に基づく統合寿命予測モデルでは、形状パラメータm、尺度パラメータη、位置パラメータγの3つのパラメータを予測するために、式(8)に基づく3つのパラメータ予測モデルが用意されている。従って、そのパラメータ予測モデルを利用するには、式(8)で表される3つのパラメータ予測式において、それぞれの切片を表すパラメータであるm0、η0、γ0と、比例係数を表すパラメータであるmi、ηi、γiを事前に決定しておくことが必要となる(以下、これら切片および比例係数を表すパラメータをメタパラメータという)。(5.2 Issues existing in the integrated life prediction model)
In the integrated life prediction model based on Expression (9), three parameter prediction models based on Expression (8) are prepared in order to predict the three parameters of the shape parameter m, the scale parameter η, and the position parameter γ. Therefore, in order to use the parameter prediction model, m 0 , η 0 , γ 0 that are parameters representing the respective intercepts in the three parameter prediction expressions represented by the equation (8), and a parameter that represents the proportional coefficient It is necessary to determine in advance m i , η i , and γ i in advance (hereinafter, parameters indicating the intercept and the proportional coefficient are referred to as meta parameters).
すなわち、式(8)のパラメータ予測モデルを利用するには、予め合計6つ以上(使用方法や使用環境を表す変数ziの数が1つの場合、最小の6つとなる)のメタパラメータを決定しておくことが必要となる。That is, in order to use the parameter prediction model of equation (8), a total of 6 or more meta parameters (the minimum is 6 when the number of variables z i representing the usage method or usage environment is 1) is determined in advance. It is necessary to keep it.
これらのメタパラメータは、使用方法や使用環境を表す変数ziを説明変数とする、いわゆる回帰モデルのパラメータであるため、一般的には、最尤法や最小2乗法などを用いて統計的に定められる。そのためには、大量の故障事例を含む信頼性データが必要となるが、その信頼性データの量が少ない場合には、最尤法や最小2乗法などにより定められるメタパラメータの精度は低下する。しかも、使用方法や使用環境により層別し、メタパラメータを定める場合には、信頼性データは、さらに少量のデータに分割されるので、定められるメタパラメータの精度は、さらに低下する。These meta-parameters are so-called regression model parameters that use the variable z i representing the method of use and the environment of use as explanatory variables, so in general, statistically using the maximum likelihood method, the least square method, etc. Determined. For this purpose, reliability data including a large number of failure cases is required. However, when the amount of reliability data is small, the accuracy of meta parameters determined by the maximum likelihood method, the least square method, or the like is lowered. In addition, when categorizing and determining meta parameters according to usage methods and usage environments, the reliability data is further divided into a smaller amount of data, so that the accuracy of the determined meta parameters is further reduced.
一方、電気機械装置200の利用者は、保守部品についての信頼性データの量が少ない初期の段階から式(9)に基づく統合寿命予測モデルを利用しようとする。そうしなければ、その予測モデルは、従来のワイブル確率紙を用いた寿命予測の方法に比べて優位性を主張することができない。すなわち、式(9)に基づく統合寿命予測モデルにおける解決すべき課題は、少量の信頼性データしか蓄積されていない場合に、式(8)のメタパラメータを如何にして精度よく定めればよいかということにある。
On the other hand, the user of the
(6.モデル作成シミュレータ部における処理)
そこで、この課題を解決するために、本実施形態では、少量の故障事例データを含む信頼性データからパラメータ予測モデルのメタパラメータを決定するという方法を採らず、パラメータ予測モデルのメタパラメータの確率分布をシミュレーションで評価して、その平均値あるいは最頻値からメタパラメータの値を定めるという方法を採用する。(6. Processing in the model creation simulator)
Therefore, in order to solve this problem, in this embodiment, the method of determining the metaparameter of the parameter prediction model from the reliability data including a small amount of failure case data is not used, and the probability distribution of the metaparameter of the parameter prediction model is not adopted. Is evaluated by simulation, and the meta parameter value is determined from the average value or mode value.
このようなパラメータ予測モデルのメタパラメータの決定方法を実現するために、本実施形態における保守部品寿命予測システム100(図1参照)には、モデル作成シミュレータ部110が設けられており、さらに、そのモデル作成シミュレータ部110の内部には、モデル作成試行部111、確率的パラメータ標本生成部115およびモデル精度収束判定部116が設けられている。
In order to realize such a method for determining a meta-parameter of a parameter prediction model, the maintenance part life prediction system 100 (see FIG. 1) in the present embodiment is provided with a model
そして、モデル作成シミュレータ部110において、確率的パラメータ標本生成部115は、式(8)における3つのパラメータ予測モデルの6つ(変数ziの数が1つの場合)のメタパラメータの候補値を確率的に生成するとともに、その生成したメタパラメータの候補値をモデル作成試行部111へ送る。Then, in the model
また、モデル作成試行部111の寿命予測モデル作成試行部112は、そのパラメータ予測モデルのメタパラメータの候補値に基づき、パラメータの予測値とそのパラメータに基づく寿命予測モデルをシミュレーション評価する。
Further, the life prediction model
続いて、寿命予測計算試行部113は、故障率λの予測値を求め、さらに、その予測精度を求める。このとき、予測値と比較する実測値は、例えば、式(1)、(2)または(3)から求めた故障累積分布F(t)の推定値の区間値に基づき故障確率密度分布f(t)の推定値を求める。
Subsequently, the life prediction
モデル精度収束判定部116は、そのシミュレーション評価により求められた予測精度の統計的な収束判定を行う。そして、その収束判定で収束と判定されるまで、確率的パラメータ標本生成部115、モデル作成試行部111およびモデル精度収束判定部116における処理が繰り返される。
The model accuracy
モデル作成シミュレータ部110は、パラメータ予測モデルの各メタパラメータ候補の収束区間のシミュレーションデータから、平均値または最頻値を計算し、その計算値をメタパラメータ値として確定させ、寿命計算部130に送信する。
The model
(7.MCMC法の適用)
ところで、確率的パラメータ標本生成部115におけるパラメータ予測モデルのメタパラメータの候補値を、単純なモンテカルロシミュレーション法によりランダムに生成した場合には、予測精度やメタパラメータの確率標本分布が収束するのに長時間掛かったり、収束しなかったりする。そこで、本実施形態では、モデル作成シミュレータ部110におけるパラメータ予測モデルのメタパラメータの候補値の生成(すなわち、標本サンプリング)、寿命予測モデルの候補の更新、確率標本分布の収束評価の一連の処理に、ベイスモデルに対するMCMC法を適用する。(7. Application of MCMC method)
By the way, when the metaparameter candidate values of the parameter prediction model in the stochastic parameter
ベイスモデルに対するMCMC法をモデル作成シミュレータ部110における一連の処理に適用すれば、信頼性データの実績値から導かれる尤度と求めたいパラメータの事前確率分布との積からパラメータ事後確率分布を得ることができ、さらに、その事後確率分布に基づきパラメータ予測モデルのメタパラメータ候補を生成(標本サンプリングによる)できるので、モデル精度の収束が速くなるという効果が得られる。
If the MCMC method for the base model is applied to a series of processes in the model
図6は、モデル作成シミュレータ部110におけるモデル作成シミュレーション処理の処理フローの例を示した図である。図6に示すように、モデル作成シミュレーション処理は、マルコフ連鎖による寿命予測モデル(故障確率密度モデル)のパラメータ標本初期値設定処理(ステップS10)、モデル作成試行処理(ステップS11)、予測誤差分散計算および事後分布更新処理(ステップS12)、マルコフ連鎖収束判定処理(ステップS13,13a)、マルコフ連鎖からの収束区間標本系列切り出し処理(ステップS14)、収束区間の標本系列に基づく寿命予測モデル(故障確率密度モデル)パラメータ確定処理(ステップS15)、寿命計算部に対する寿命予測モデル(故障確率密度モデル)パラメータ更新処理(ステップS16)、マルコフ連鎖による寿命予測モデルパラメータ標本生成更新処理(ステップS17)などを含んで構成される。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a processing flow of model creation simulation processing in the model
また、モデル作成試行処理(ステップS11)は、モデル作成試行のためのデータ区間初期化処理(ステップS11a)、データレコード読み込み処理(ステップS11b)、寿命予測モデル(故障確率密度モデル)作成試行処理(ステップS11c)、寿命予測モデル(故障確率密度モデル)を用いた予測試行処理(ステップS11d)、寿命予測誤差計算処理(ステップS11e)、データ区間終了判定処理(ステップS11f)などを含んで構成される。 The model creation trial process (step S11) includes a data section initialization process (step S11a), a data record reading process (step S11b), and a life prediction model (failure probability density model) creation trial process (step S11a). Step S11c), prediction trial processing using a life prediction model (failure probability density model) (Step S11d), life prediction error calculation processing (Step S11e), data section end determination processing (Step S11f), and the like. .
以下、図6を参照して、MCMC法およびMCMC法が適用されたモデル作成シミュレーション処理の詳細について説明するが、その前に、説明の事前準備をしておく。まず、例えば、式(1)、式(2)、式(3)などから求めた故障累積分布F(t(n))の推定値の区間値から故障確率密度分布f(t(n))の推定値を求める。 Hereinafter, with reference to FIG. 6, the details of the MCMC method and the model creation simulation process to which the MCMC method is applied will be described. First, for example, the failure probability density distribution f (t (n)) from the section value of the estimated value of the failure cumulative distribution F (t (n)) obtained from the expressions (1), (2), (3), etc. Obtain an estimate of.
さらに、式(8)の3つのパラメータ予測モデルの6つのメタパラメータ(以下、説明が煩瑣になるのを避けるため、変数ziの数を1つであるとする)を、確率変数θとして、式(10)に示す寿命データT(n)に関するベイスモデルを設定する。Furthermore, six metaparameters of the three parameter prediction models of the equation (8) (hereinafter, the number of variables z i is assumed to be one in order to avoid troublesome description) as a random variable θ, A base model relating to the life data T (n) shown in Expression (10) is set.
式(10)に示されているように、寿命の実績値に基づく確率変数θの事後確率密度関数である関数π(左辺)は、確率変数θが与えられたときの寿命データT(n)の尤度関数である関数Lと、確率変数θの事前確率密度関数である関数π(右辺)との積で表される。 As shown in the equation (10), the function π (left side) which is the posterior probability density function of the random variable θ based on the actual value of the lifetime is the lifetime data T (n) when the random variable θ is given. Is expressed by a product of a function L that is a likelihood function of and a function π (right side) that is a prior probability density function of a random variable θ.
ここで、寿命データT(n)がワイブル分布(式(7)参照)に従うとすると、寿命データT(n)は、次の式(11)のように表され、また、その尤度関数Lは、式(12)のように表される。 Here, assuming that the life data T (n) follows the Weibull distribution (see Expression (7)), the life data T (n) is expressed as the following Expression (11), and the likelihood function L Is expressed as in equation (12).
さらに、3つのパラメータm、η、γを予測するパラメータ予測モデルは、式(8)と同様に、使用方法や使用環境を表す変数z1(n)を説明変数とする回帰モデルであるとし、次の式(13)で表されるものとする。さらに、その予測モデルに含まれる6つのメタパラメータm0、η0、γ0、m1、η1、γ1の事前確率密度関数は、式(14)の分布で表されるものとするが、必ずしもこれらの分布に限定される必要はない。Further, the parameter prediction model for predicting the three parameters m, η, and γ is a regression model having the variable z 1 (n) representing the usage method and the usage environment as explanatory variables, as in Expression (8). It shall be represented by the following formula (13). Furthermore, the prior probability density function of the six metaparameters m 0 , η 0 , γ 0 , m 1 , η 1 , γ 1 included in the prediction model is assumed to be represented by the distribution of Equation (14). However, it is not necessarily limited to these distributions.
ここで、他の装置あるいは他の部品における故障経験により、分布に関する事前知識がある場合は、式(14)における指数分布Expおよび正規分布Nの分布パラメータ値は、その事前知識に基づいて設定することができる。なお、本実施形態では、事前知識があることを想定しないので、指数分布Expおよび正規分布Nの分布パラメータ値として、10-3、103といった分布の幅が広くなる値を設定する。ただし、事前知識がない場合、これらの分布パラメータが結果に及ぼす感度は小さいので、それらの統計値を厳密にこれらの値と同じ値に設定する必要はない。Here, when there is prior knowledge regarding distribution due to failure experience in other devices or other parts, the distribution parameter values of the exponential distribution Exp and the normal distribution N in Expression (14) are set based on the prior knowledge. be able to. In this embodiment, since it is not assumed that there is prior knowledge, values that increase the width of the distribution such as 10 −3 and 10 3 are set as the distribution parameter values of the exponential distribution Exp and the normal distribution N. However, in the absence of prior knowledge, the sensitivity of these distribution parameters to the results is small, and it is not necessary to set their statistical values exactly to these values.
次に、寿命予測誤差E(n)を、寿命データT(n)の経験密度分布f(n)と、式(11)のワイブル分布から得られる確率密度分布とを用いて、式(15)のように設定する。
続いて、図6を参照して(適宜、図1参照)、MCMC法によるモデル作成シミュレーション処理の処理フローを具体的に説明する。 Next, the processing flow of the model creation simulation process by the MCMC method will be specifically described with reference to FIG. 6 (see FIG. 1 as appropriate).
まず、モデル作成シミュレータ部110は、確率変数θに含まれる、3つのパラメータ予測モデルの6つのメタパラメータの初期値を設定する(寿命予測モデルパラメータ標本初期値設定処理:ステップS10)。これらの初期値の結果に対する感度は高くはないため、式(11)および式(12)の事前に設定した分布から、適宜、サンプリングして設定してもよい。
First, the model
次に、モデル作成シミュレータ部110は、マルコフ連鎖に従い、式(10)の事後分布に従って、逐次、標本値計算を行うステップS11a〜ステップS11fの処理を繰り返し実行する(モデル予測試行処理:ステップS11)。
Next, the model
モデル予測試行処理(ステップS11)において、寿命予測モデル作成試行部112は、まず、確率的パラメータ標本生成部115から送信される確率変数θ(6つのメタパラメータ)の現行値を受信し、受信した6つのメタパラメータを用いて式(13)のパラメータ予測モデルを作成し、モデル作成試行のためのデータ区間を初期化する(データ区間初期化処理:ステップS11a)。
In the model prediction trial process (step S11), the life prediction model
次に、寿命予測モデル作成試行部112は、その設定した信頼性データ区間の故障発生時間(すなわち、寿命)T(n)のデータと故障確率密度推定値f(n)のデータと使用方法や使用環境を表す変数のデータz(n)を、信頼性データ記憶部140から逐次に読み込む(データレコード読み込み処理:ステップS11b)。そして、その読み込んだデータから導かれる3つのモデルパラメータm、η、γに応じて、寿命予測モデルの作成を試行し、得られた寿命予測モデルを寿命予測計算試行部113に送信する(寿命予測モデル作成試行処理:ステップS11c)。
Next, the life prediction model
次に、寿命予測計算試行部113は、ステップS11aで設定された信頼性データ区間における信頼性データを、信頼性データ記憶部140から逐次取得し、先に受信した寿命予測モデルに代入して、寿命(故障確率密度推定値f(n)に相当)の予測を試行する(予測試行処理:ステップS11d)。そして、寿命予測計算試行部113は、信頼性データ記憶部140から、先に設定した区間の寿命(故障確率密度推定値f(n)に相当)データを取得し、予測値と比較して予測誤差を計算する(寿命予測誤差計算処理:ステップS11e)。
Next, the lifetime prediction
次に、寿命予測計算試行部113は、ステップS11aで設定されたすべてのデータ区間について、寿命予測モデルを作成し、寿命の予測試行処理を終了したか否かを判定する(ステップS11f)。そして、その判定の結果、すべてのデータ区間について寿命予測処理を終了していない場合には(ステップS11fでNo)、前に戻って、データレコード読み込み処理(ステップS11b)以下の処理を繰り返し実行する。
Next, the life prediction
一方、すべてのデータ区間について寿命予測処理を終了した場合には(ステップS11fでYes)、寿命予測計算試行部113は、ここまでの処理で得られた予測誤差の系列の分散を計算し、その予測誤差分散と、確率変数θの事後分布を更新する(予測誤差分散計算および事後分布更新処理:ステップS12)。
On the other hand, when the life prediction process has been completed for all the data sections (Yes in step S11f), the life prediction
次に、モデル精度収束判定部116は、確率変数θの標本値に含まれるメタパラメータの分散の事後分布から、標本値の連鎖集合が所定の分布に収束し、かつ、収束判定後から所定のマルコフ連鎖標本数が計算されたか否かを判定する(マルコフ連鎖収束条件判定処理:ステップS13)。
Next, the model accuracy
そして、その収束条件が満たされていない場合には(ステップS13aでNo)、確率的パラメータ標本生成部115は、以降、このステップを通過するたびに、確率変数θに含まれるメタパラメータのうちの1つを、マルコフ連鎖に従い順に選択し、前回、パラメータが更新された式(10)の事後分布から、その標本値を新たに発生させ、更新されたパラメータの値と、残りの前回と同じパラメータの値と、をモデル作成試行部111に送信する(寿命予測モデルパラメータ標本生成更新処理:ステップS17)。
If the convergence condition is not satisfied (No in step S13a), the probabilistic parameter
ステップS17の処理に引き続いて、その処理は、確率的パラメータ標本生成部115からモデル作成試行部111の処理に移行し、再び、ステップS11a以下の処理が繰り返して実行される。
Subsequent to the process of step S17, the process shifts from the stochastic parameter
一方、ステップS13において、マルコフ連鎖についての収束条件が満たされていた場合には(ステップS13aでYes)、モデル精度収束判定部116は、それまでの繰り返しの計算処理を終了して、収束区間を確定させ、確率変数θの標本系列を切り出す(収束区間標本系列切り出し処理:ステップS14)。
On the other hand, if the convergence condition for the Markov chain is satisfied in step S13 (Yes in step S13a), the model accuracy
図7は、MCMC法(図6のステップS13までの繰り返し処理)によるパラメータ標本系列が収束する様子の例を示した図であり、(a)は、初回から収束するまでの区間、および、収束後の所定回数の収束区間におけるパラメータ標本系列が収束する様子を示した例、(b)は、収束後の所定回数の収束区間における収束したパラメータ標本系列の様子を示した例である。 FIG. 7 is a diagram showing an example of how the parameter sample series converges by the MCMC method (repetitive processing up to step S13 in FIG. 6). FIG. 7A shows the interval from the first time until convergence and the convergence. An example showing how a parameter sample sequence converges in a later predetermined number of convergence intervals, and (b) is an example showing a converged parameter sample sequence in a predetermined number of convergence intervals after convergence.
図7(a)において、左側チャート55aは、予測誤差の標本系列が収束する様子を示したもの、右側チャート55bは、メタパラメータの1つの標本系列が収束する様子を示したものである。ここで、収束区間56とは、収束が確定したと判断される、例えば、繰り返し回数2,000回以降5,000回までの区間をいう。
In FIG. 7A, the
図7(b)において、左側チャート57aは、図7(a)の左側チャート55aから収束区間56の部分を切り出したパラメータ標本系列であり、また、右側チャート57bは、その度数分布を表したものである。この収束区間56のパラメータ標本系列から、その収束区間平均値58が計算される。
In FIG. 7B, the
再度、図6の処理フローを参照すると、モデル作成シミュレータ部110は、確率変数θに含まれる各メタパラメータの収束区間56の標本系列に基づき、平均値あるいは中央値を計算してメタパラメータの値を確定させる(寿命予測モデルパラメータ確定処理:ステップS15)。その後、モデル作成シミュレータ部110は、3つのパラメータ予測モデルの6つのメタパラメータそれぞれについての収束区間平均値58(図7(b)参照)を、寿命計算部130の寿命予測モデル作成部132に送信して、寿命計算部130における予測モデルを更新する(寿命予測モデルパラメータ更新処理:ステップS16)。
Referring to the processing flow of FIG. 6 again, the model
以上、図6を用いて、モデル作成シミュレータ部110が実行するMCMC法に基づくモデル作成シミュレーション処理の内容について説明したが、実際の計算の詳細は、例えば、Metropolis Hastingsアルゴリズム、Gibbs Samplerアルゴリズム、Slice Samplerアルゴリズムなどに基づいて実行される(非特許文献1など参照)。
The content of the model creation simulation process based on the MCMC method executed by the model
なお、以上に説明したモデル作成シミュレーション処理は、図2に示した運用センタ300に設置されたモデル管理用計算機31のプログラムとして、その記憶装置33に格納され、そのプログラムは、演算処理装置32によって実行される。また、そのプログラムの実行に際しては、パラメータ標本値記憶部121、寿命予測モデル記憶部122、信頼性データ記憶部140のデータが、適宜、読み書きされる。
The model creation simulation process described above is stored in the
(8.寿命計算部における処理)
図8は、保守部品寿命予測システム100の寿命計算部130における寿命計算処理の処理フローの例を示した図である。以下、図8を参照して(適宜、図1参照)、寿命計算部130における寿命計算処理の処理フローについて説明する。(8. Processing in the life calculation unit)
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a processing flow of a life calculation process in the
寿命計算部130の寿命予測モデル作成部132は、まず、モデル作成シミュレータ部110から送信されたパラメータ予測モデルの6個のメタパラメータ値を受信し、受信したメタパラメータ値によりパラメータ予測モデル(式(13))を更新する(ステップS20)。
The life prediction
次に、寿命予測モデル作成部132は、信頼性データ記憶部140から予測対象の保守部品あるいはその保守部品を有する電気機械装置200に関する使用方法や使用環境を表すデータ(変数z1の値)を取得する(ステップS21)。Next, the life prediction
次に、寿命予測モデル作成部132は、その使用方法や使用環境を表すデータをパラメータ予測モデル(式(13))に代入することにより、3つのパラメータ(形状パラメータm、尺度パラメータη、位置パラメータγ)の値を求め、その求めた3つのパラメータの値を式(7)に代入して、故障確率密度分布f(t)を決定する(ステップS22)。
Next, the life prediction
次に、寿命予測計算部133は、その決定された故障確率密度分布f(t)の極大値、または、パーセント点のしきい値sに基づき、保守部品の予測寿命を計算する(ステップS23)。すなわち、m>1である場合には、故障確率密度分布f(t)が極大値を持つため、f(t)の微分値がゼロになる稼働時間tを、予測寿命(寿命の予測値)TLifeハットと定義することができる。その場合、使用方法・使用環境を表すデータz1に対する予測寿命TLifeハットは、次の式(16)により与えられる。
また、故障確率密度分布f(t)を積分したパーセント点について、予め、しきい値sを設定しておき、そのパーセント点がしきい値sを超えたときの稼働時間tを、予測寿命(寿命の予測値)TLifeハットと定義することができる。その場合、使用方法あるいは使用環境を表すデータz1に対する予測寿命TLifeハットは、次の式(17)によって与えられる。
この場合、寿命予測計算部133は、保守部品ごとに予め設定されているパーセント点のしきい値sを、例えば、信頼性データ記憶部140などから取得し、その取得したしきい値sを式(17)に代入することにより、その保守部品の予測寿命TLifeハットを得ることができる。In this case, the life
次に、保守部品交換サイクル通知部134は、ステップS23で計算された予測寿命に基づき、保守部品交換サイクルを設定または更新し(ステップS24)、その設定または更新された保守部品交換サイクルを保守管理装置135に通知する。なお、保守部品交換サイクルは、通常、予測寿命TLifeハットよりもやや短い時間が設定される。また、保守部品交換サイクルの設定または更新は、予め設定した周期で定期的に行ってもよく、あるいは、故障発生イベントに同期して行ってもよい。Next, the maintenance part replacement
保守管理装置135は、通知を受けた保守部品交換サイクルに従い、管轄する個々の電気機械装置200の該当する保守部品の稼働時間を監視し、その稼働時間が保守部品交換サイクルに近づくと、その保守部品の交換日が近付いたことを、操作用計算機41(図2参照)の表示装置に表示したり、保守作業者に電子メールなどで通知したりする。
The
また、保守管理装置135は、必要に応じて定期保守作業で複数の保守部品をまとめて交換できるように、次回交換しないと次々回に予測寿命を超えてしまう保守部品の一覧を操作用計算機41の表示装置などに表示するようにしてもよい。さらに、保守管理装置135は、別途、登録されている保守部品の調達リードタイムを加味して、近い将来に必要になる保守部品を自動的に発注するようにしてもよい。こうした操作用計算機41の機能により、保守作業者は、電気機械装置200の保守部品の交換を、その保守部品の最新の予測寿命に基づく保守部品交換サイクルで、漏らすことなく行うことができるようになる。
In addition, the
図9は、モデル管理用計算機31の表示装置に表示される保守部品寿命予測システム画面の例を示した図である。図9に示すように、保守部品寿命予測システム画面310は、モデル作成シミュレータ副画面310aおよび寿命計算副画面310bを含んで構成される。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a maintenance component life prediction system screen displayed on the display device of the
モデル作成シミュレータ副画面310aには、モデル作成シミュレーションのための実行ボタン313aが設けられるとともに、データ区間指定副画面314および寿命確率分布パラメータ計算副画面315が設けられている。
The model
実行ボタン313aは、モデル作成シミュレーションの実行指示を表すボタンである。すなわち、オペレータが実行ボタン313aをクリック操作すると、モデル管理用計算機31は、モデル作成シミュレータ部110によるモデル作成シミュレーション処理(図6参照)を実行する。なお、モデル管理用計算機31は、オペレータによる実行ボタン313aのクリック操作を受け付けたときに限らず、図示しない上位システムの計算機から実行の指示を受け付けたとき、または、予め設定された日時などのタイミングで、このモデル作成シミュレーション処理を実行してもよい。
The
データ区間指定副画面314には、モデル作成用データ区間の開始暦日時間および終了暦日時間を表示するためのボックス314a,314bが表示され、さらに、そのモデル作成用データ区間の開始暦日時間および終了暦日時間を自動設定するか、または、手動設定するかを選択するためのラジオボタン314cが表示される。
On the data
ラジオボタン314cで自動設定が選択された場合には、モデル管理用計算機31は、予め定められたルール(例えば、5年前の1月1日から昨年の12月31日までなど)に従って、開始暦日時間および終了暦日時間を自動設定し、設定した開始暦日時間および終了暦日時間をボックス314a,314bに表示する。また、ラジオボタン314cで手動設定が選択された場合には、モデル管理用計算機31は、開始暦日時間および終了暦日時間を設定するための下位の副画面(図示せず)を表示し、その副画面で設定された開始暦日時間および終了暦日時間をボックス314a,314bに表示する。
When automatic setting is selected with the
また、寿命確率分布パラメータ計算副画面315には、MCMCシミュレーションによって得られたパラメータ標本系列の収束判定の方法(自動設定または手動設定)を選択するラジオボタン315a、パラメータ標本系列チャート315g、収束区間のパラメータ標本系列から決定される確率分布のパラメータ(式(14)参照)の値を表示する表示ボックス315i、315j、315k、315p、315q、315rなどが表示される。
In addition, the life probability distribution
ラジオボタン315aで手動設定が選択された場合には、モデル管理用計算機31は、パラメータ標本系列チャート315g上に収束開始カーソル315hを表示するとともに、そのとき併せて表示した左右移動ボタン315c、315dのクリック操作を受け付け、そのクリック操作の入力に応じて、適宜、収束開始カーソル315hを左右に移動させる。ここで、表示ボックス315eには、収束開始カーソル315hの位置を表すシミュレーションの繰り返し回数が表示される。
When the manual setting is selected by the
次に、モデル管理用計算機31は、再計算ボタン315fをクリックする操作入力を受け付けると、収束開始カーソル315hの位置を確定させ、収束開始点を決定するとともに、収束区間を設定する。さらに、モデル管理用計算機31は、式(14)により事前分布を定義した各確率分布のパラメータの値を、MCMCシミュレーション後の事後分布の収束区間のパラメータ標本系列の平均値または最頻値に基づき決定し、決定したパラメータの値を、各それぞれ表示ボックス315i、315j、315k、315p、315q、315rに表示する。
Next, upon receiving an operation input for clicking the
さらに、図9に示すように、寿命計算副画面310bには、寿命計算のための実行ボタン313bが設けられるとともに、対象指定副画面316および計算方法選択&計算結果副画面317が設けられている。
Further, as shown in FIG. 9, the
実行ボタン313bは、寿命計算の実行指示を表すボタンである。すなわち、オペレータが実行ボタン313bをクリック操作すると、モデル管理用計算機31は、寿命計算部130による寿命計算処理(図8参照)を実行する。なお、モデル管理用計算機31は、オペレータによる実行ボタン313bのクリック操作を受け付けたときに限らず、図示しない上位システムの計算機から実行の指示を受け付けたとき、または、予め設定された日時などのタイミングで、この寿命計算処理を実行してもよい。
The
対象指定副画面316には、寿命計算の対象となる電気機械装置200の設置場所および保守部品を指定するダイアログ(対話)ボックス316a、316b、および、電気機械装置200の使用方法・使用環境を表示するボックス316cが表示される。オペレータがダイアログボックス316a、316bを介して設置場所と保守部品を指定すると、モデル管理用計算機31は、信頼性データ記憶部140からその設置場所に電気機械装置200の保守部品に応じた使用方法・使用環境を検索し、検索された使用方法・使用環境をボックス316cに表示する。
The
なお、図9において、記号z1は、式(13)における使用方法・使用環境を表す変数を意味する。そして、オペレータがボックス316cに表示されている値を変更し、変更ボタン316dをクリックした場合には、変数z1の値は、変更されるものとする。また、設置場所、保守部品、使用方法・使用環境などのデータのリストが予め作成されている場合には、モデル管理用計算機31は、対象指定副画面316を用いたオペレータの指示によらず、そのリストのデータに基づき、寿命計算を実行する。In FIG. 9, the symbol z 1 means a variable representing the usage method / use environment in Equation (13). Then, change the value of the operator is displayed in a
計算方法選択&計算結果副画面317には、寿命計算方法として式(16)の寿命確率分布の極大値を用いるか、または、式(17)のパーセント点を用いるかを選択するためのラジオボタン317aが表示され、選択されたラジオボタン317aに従って、寿命計算が行われ、その寿命計算の結果である予測寿命が表示ボックス317cに表示される。なお、ラジオボタン317aでパーセント点が選択された場合には、しきい値sを設定するためのボックス317bが表示される。
In the calculation method selection & calculation result sub-screen 317, a radio button for selecting whether to use the maximum value of the life probability distribution of Expression (16) or the percentage point of Expression (17) as the
計算方法選択&計算結果副画面317には、さらに、送信ボタン317dが表示されており、オペレータによって送信ボタン317dがクリック操作されると、寿命計算の結果である予測寿命は、保守管理装置123(操作用計算機41)へ送信される。なお、寿命計算の結果は、予測寿命そのものでなく、予測寿命に基づき得られる保守部品交換サイクル(図8、ステップS24参照)であってもよい。
The calculation method selection & calculation result sub-screen 317 further displays a
図10は、保守管理装置123(操作用計算機41)の表示装置に表示される保守管理画面の例を示した図である。図10に示すように、保守管理画面410は、保守部品指定副画面411および保守計画副画面412を含んで構成される。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a maintenance management screen displayed on the display device of the maintenance management device 123 (operation computer 41). As shown in FIG. 10, the
保守部品指定副画面411には、保守計画の対象となる電気機械装置200の設置場所を表示するボックス411a、保守部品を指定するダイアログボックス411bなどが表示され、さらに、ダイアログボックス411bで指定された保守部品の予測寿命が表示ボックス411cに表示される。なお、そのとき表示される保守部品の予測寿命は、予め保守部品寿命予測システム100(モデル管理用計算機31)から送信されたものである。また、表示ボックス411cには、当該保守部品の予測寿命に代えて、保守部品交換サイクルを表示してもよい。
On the maintenance
さらに、保守部品指定副画面411には、問い合わせボタン411dが表示され、オペレータが問い合わせボタン411dをクリックした場合には、保守管理装置123は、保守部品寿命予測システム100に対して、最新の寿命計算結果の有無を問い合わせる。そして、その問い合わせによって未取得の最新の寿命計算結果があることが分かった場合には、保守管理装置123は、保守部品寿命予測システム100から、その最新の寿命計算結果を取得し、表示ボックス411cに表示された予測寿命を更新する。
Further, an
保守計画副画面412には、ダイアログボックス411bで指定される保守部品の寿命到達日を表示する表示ボックス412a、定期保守計画引当日を選択するダイアログボックス412b、登録ボタン412cが設けられている。保守管理装置123は、当該保守部品の前回の交換日(または、電気機械装置200の最初の稼動開始日)に予測寿命を加算することによって、寿命到達日を求め、求めた寿命到達日を表示ボックス412aに表示する。オペレータは、表示ボックス412aに表示された寿命到達日に基づき、定期保守計画引当日をダイアログボックス412bにより設定し、登録ボタン412cをクリックすることにより、設定した定期保守計画引当日を確定させることができる。
The
なお、ここでは、保守管理装置123は、保守管理画面410を介してオペレータによって指定される保守部品の保守計画を作成(すなわち、定期保守計画引当日を設定)しているが、オペレータの操作指示によらず、予め作成された保守部品のリストに基づき、図示しない上位計算機からの指示を受けたとき、または、予め設定された日時などのタイミングで、複数の保守部品の保守計画を作成するようにしてもよい。 Here, the maintenance management device 123 creates a maintenance plan for maintenance parts designated by the operator via the maintenance management screen 410 (that is, sets a regular maintenance plan allocation date). Regardless of this, based on a list of maintenance parts created in advance, a maintenance plan for a plurality of maintenance parts is created when an instruction from a host computer (not shown) is received or at a preset date and time. It may be.
(9.本実施形態の効果)
本実施形態では、電気機械装置200の保守部品(例えば、X線CT装置200aのX線管11)の寿命を、電気機械装置200のまたは保守部品の使用方法や使用環境を考慮して予測できるようにした。その寿命予測モデルによれば、例えば、寿命予測モデルは、ワイブルモデルの3つのパラメータm,η,γと経過時間または稼働時間とによって予測され、また、パラメータm,η,γは、電気機械装置200のまたは保守部品の使用方法および使用環境を表す変数によって予測されるようにされている。このとき、パラメータm,η,γを予測するためのメタパラメータは、MCMC法などを適用した乱数シミュレーションによって、当該保守部品の寿命のフィールドデータに適合するように定められる。(9. Effects of the present embodiment)
In the present embodiment, the service life of the maintenance part of the electric machine device 200 (for example, the
従って、本実施形態では、信頼性データ記憶部140に蓄積された寿命のフィールドデータを層別する必要がないので、そのフィールドデータが少ない場合であっても、保守部品の精度よい予測寿命を得ることができる。換言すれば、電気機械装置200や保守部品が新たに開発された製品で、十分な寿命のフィールドデータがない場合であっても、また、その電気機械装置200が様々な方法や環境で使用されても、フィールドデータがいくらかでも収集されれば、より早期に、その保守部品の寿命予測ができるようになる。
Therefore, in this embodiment, since it is not necessary to stratify the field data of the lifetime accumulated in the reliability
その結果、その予測寿命を用いて、消耗劣化した部品の交換サイクルを適正に設定することができる。そのため、早過ぎる交換によって保守コストが増大することを防ぐことができ、また、遅過ぎる交換サイクルの設定によって故障が発生し、装置不稼働時間が増大することを防ぐことができるようになる。 As a result, it is possible to appropriately set the replacement cycle of the worn out and deteriorated part using the predicted life. Therefore, it is possible to prevent an increase in maintenance cost due to an early replacement, and it is possible to prevent a failure from occurring due to a setting of an exchange cycle that is too late and an increase in apparatus downtime.
以上、本実施形態では、電気機械装置200をX線CT装置200aであるものとして説明したが、電気機械装置200は、X線CT装置200aに限定されるものではなく、劣化消耗する部品を含むものであればどのような装置であってもよい。
As described above, in the present embodiment, the
例えば、電気機械装置200は、研磨、研削、切断のための機械加工装置であってもよく、車輪、ブレーキ、タイヤ、駆動装置(エンジン、モータ)などを備えた自動車、建設機械、電車、航空機であってもよく、タービンなどを備えた発電プラントであってもよく、蛍光光源などを有する分析装置であってもよく、電子銃を備えたSEMなどの検査装置であってもよく、ハードディスク装置などを有する各種情報処理装置であってもよく、さらには、プラズマやレーザを応用した集積回路の製造装置などであってもよい。
For example, the
10 架台(ガントリ)
11 X線管(保守部品)
12 高電圧発生装置
13 コリメータ
14 X線束
15 検出器
16 データ収集部
17 画像再構成演算装置
31 モデル管理用計算機
32 演算処理装置
33 記憶装置
41 操作用計算機
42 演算処理装置
43 記憶装置
100 保守部品寿命予測システム
110 モデル作成シミュレータ部
111 モデル作成試行部
112 寿命予測モデル作成試行部
113 寿命予測計算試行部
115 確率的パラメータ標本生成部
116 モデル精度収束判定部
121 パラメータ標本値記憶部
122 寿命予測モデル記憶部
130 寿命計算部
132 寿命予測モデル作成部
133 寿命予測計算部
134 保守部品交換サイクル通知部
135 保守管理装置
140 信頼性データ記憶部
200 電気機械装置
200a X線CT装置
300 運用センタ
310 保守部品寿命予測システム画面
314 データ区間指定副画面
315 寿命確率分布パラメータ計算副画面
316 対象指定副画面
317 計算方法選択計算結果副画面
400 サイト
410 保守管理画面
411 保守部品指定副画面
412 保守計画副画面
500 通信ネットワーク10 Gantry
11 X-ray tube (maintenance parts)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記保守部品の使用開始から故障するまでの経過時間または稼働時間を表す第1のデータと、その保守部品の使用方法および使用環境を表す第2のデータと、が対応付けられて構成された信頼性データが蓄積される信頼性データ記憶部と、
前記保守部品の寿命を予測する寿命予測モデルに含まれるパラメータの値を前記第2のデータから予測するパラメータ予測モデルに含まれるメタパラメータの値を、前記第1のデータと、前記第2のデータと、前記メタパラメータについて事前に設定された確率分布に従う乱数と、を用いたシミュレーションによって定めるモデル作成シミュレータ部と、
前記モデル作成シミュレータ部によって定められたメタパラメータの値を有するパラメータ予測モデルと寿命予測対象の保守部品についての前記第2のデータの値とから、前記寿命予測モデルに含まれるパラメータの値を定める寿命予測モデル作成部と、
前記寿命予測モデル作成部によって定められたれたパラメータの値を有する寿命予測モデルに基づき、前記寿命予測対象の保守部品の予測寿命を予測する寿命予測計算部と、
を備えること
を特徴とする保守部品寿命予測システム。 A maintenance part life prediction system for predicting the life of maintenance parts of electromechanical devices whose life varies depending on the method of use and use environment,
The first data representing the elapsed time or the operation time from the start of use of the maintenance part to the failure and the second data representing the usage method and usage environment of the maintenance part are associated with each other. A reliability data storage unit in which sex data is stored;
The value of the meta parameter included in the parameter prediction model for predicting the value of the parameter included in the life prediction model for predicting the life of the maintenance part from the second data, the first data, and the second data. A model creation simulator unit determined by simulation using a random number according to a probability distribution set in advance for the meta parameter, and
The lifetime that determines the value of the parameter included in the lifetime prediction model from the parameter prediction model having the value of the meta parameter determined by the model creation simulator unit and the value of the second data for the maintenance component that is the lifetime prediction target A prediction model creation unit;
Based on a life prediction model having a parameter value determined by the life prediction model creation unit, a life prediction calculation unit that predicts a predicted life of the maintenance component that is the life prediction target,
A maintenance parts life prediction system characterized by comprising:
を特徴とする請求項1に記載の保守部品寿命予測システム。 A maintenance part replacement cycle notifying unit for determining a replacement cycle of the maintenance part based on the predicted life of the maintenance part calculated by the life prediction calculating unit and notifying a maintenance worker of the determined replacement cycle; The service life prediction system according to claim 1 , wherein:
を特徴とする請求項1に記載の保守部品寿命予測システム。 The service life prediction system according to claim 1 , wherein the life prediction model is a Weibull model having at least one of a shape parameter, a scale parameter, and a position parameter.
を特徴とする請求項1に記載の保守部品寿命予測システム。 The maintenance part lifetime prediction system according to claim 1 , wherein the parameter prediction model is a regression model having data representing the usage method and usage environment as explanatory variables.
前記メタパラメータについて事前に設定された確率分布と、前記第1のデータおよび前記寿命予測モデルから得られる尤度と、を用いて、前記メタパラメータについての事後確率分布を定義し、前記定義した事後確率分布に従って、前記メタパラメータについての乱数標本系列を発生させるマルコフ連鎖モンテカルロシミュレーションであること
を特徴とする請求項1に記載の保守部品寿命予測システム。 The simulation that the model creation simulator unit performs to determine the meta parameter is:
The posterior probability distribution for the meta parameter is defined using the probability distribution set in advance for the meta parameter and the likelihood obtained from the first data and the life prediction model, and the defined posterior The maintenance part life prediction system according to claim 1 , wherein the system is a Markov chain Monte Carlo simulation for generating a random sample sequence for the meta parameter according to a probability distribution.
前記計算機は、
前記保守部品の使用開始から故障するまでの経過時間または稼働時間を表す第1のデータと、その保守部品の使用方法および使用環境を表す第2のデータと、が対応付けられて構成された信頼性データが蓄積される信頼性データ記憶部を備え、
前記保守部品の寿命を予測する寿命予測モデルに含まれるパラメータの値を前記第2のデータから予測するパラメータ予測モデルに含まれるメタパラメータの値を、前記第1のデータと、前記第2のデータと、前記メタパラメータについて事前に設定された確率分布に従う乱数と、を用いたシミュレーションによって定めるモデル作成シミュレーション処理と、
前記モデル作成シミュレーション処理によって定められたメタパラメータの値を有するパラメータ予測モデルと寿命予測対象の保守部品についての前記第2のデータの値とから、前記寿命予測モデルに含まれるパラメータの値を定める寿命予測モデル作成処理と、
前記寿命予測モデル作成処理によって定められたれたパラメータの値を有する寿命予測モデルに基づき、前記寿命予測対象の保守部品の予測寿命を予測する寿命予測計算処理と、
を実行すること
を特徴とする保守部品寿命予測方法。 A service life prediction method for predicting, by a computer, the service life of an electromechanical device whose service life varies depending on the method of use and use environment,
The calculator is
The first data representing the elapsed time or the operation time from the start of use of the maintenance part to the failure and the second data representing the usage method and usage environment of the maintenance part are associated with each other. A reliability data storage unit for storing sex data,
The value of the meta parameter included in the parameter prediction model for predicting the value of the parameter included in the life prediction model for predicting the life of the maintenance part from the second data, the first data, and the second data. And a model creation simulation process defined by simulation using a random number according to a probability distribution set in advance for the meta parameter, and
The lifetime that determines the value of the parameter included in the lifetime prediction model from the parameter prediction model having the value of the metaparameter determined by the model creation simulation process and the value of the second data for the maintenance component that is the lifetime prediction target Predictive model creation process,
A life prediction calculation process for predicting a predicted life of the maintenance part to be predicted based on a life prediction model having a parameter value determined by the life prediction model creation process;
This is a method for predicting the service life of maintenance parts.
前記寿命予測計算処理で予測した前記保守部品の予測寿命に基づき、前記保守部品の交換サイクルを定め、前記定めた交換サイクルを保守作業者に通知する保守部品交換サイクル通知処理を、さらに、実行すること
を特徴とする請求項6に記載の保守部品寿命予測方法。 The calculator is
Based on the predicted life of the maintenance part predicted by the life prediction calculation process, a maintenance part replacement cycle notification process for determining a maintenance part replacement cycle and notifying the maintenance worker of the determined replacement cycle is further executed. The maintenance part life prediction method according to claim 6 .
を特徴とする請求項6に記載の保守部品寿命予測方法。 The service life prediction method according to claim 6 , wherein the life prediction model is a Weibull model having at least one of a shape parameter, a scale parameter, and a position parameter.
を特徴とする請求項6に記載の保守部品寿命予測方法。 The maintenance parameter life prediction method according to claim 6 , wherein the parameter prediction model is a regression model having data representing the usage method and usage environment as explanatory variables.
前記メタパラメータについて事前に設定された確率分布と、前記第1のデータおよび前記寿命予測モデルから得られる尤度と、を用いて、前記メタパラメータについての事後確率分布を定義し、前記定義した事後確率分布に従って、前記メタパラメータについての乱数標本系列を発生させるマルコフ連鎖モンテカルロシミュレーションであること
を特徴とする請求項6に記載の保守部品寿命予測方法。 The simulation performed to determine the meta parameter in the model creation simulator process is:
The posterior probability distribution for the meta parameter is defined using the probability distribution set in advance for the meta parameter and the likelihood obtained from the first data and the life prediction model, and the defined posterior The service life prediction method according to claim 6 , wherein the service life prediction method is a Markov chain Monte Carlo simulation for generating a random sample sequence for the meta parameter according to a probability distribution.
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