JP6192727B2 - 保守サービス方法および保守サービスシステム - Google Patents

Description

本発明は，保守サービスを提供する際に用いられる保守サービス方法および保守サービスシステムに関する。

近年の保守サービスにおいては，機器を一定期間で交換する時間基準保全から機械故障診断技術を応用して機器の各機材状態を監視し，故障しやすい機材から交換していく状態基準保全，さらには機器を交換するコストと実際に故障が発生した場合のリスクの大きさとのトレードオフを考慮して交換計画を策定するリスク・ベースド・メンテナンスへと発展し，保守サービスを効率的に行うための各種保守サービス方式が高度化してきている。

本技術分野の背景技術として，特開２００８−９９９０号公報（特許文献１）がある。該公報は「保守業務に関するコストを低減すると共に，製品のダウンタイムも低減することができる技術を提供する」事を課題とし，解決するための手段の一つとして，機材の交換間隔に「各消耗品の故障確率分布に基づいて，該故障確率が所定の確率以上であると予測される間隔の近傍の値を算出する」と記載されている。

特開２００８−９９９０号公報

一般に機器の各機材単体について保守履歴データに基づいて故障確率分布を推定しようとしても，使用するデータセットとして，使用する機材の保守履歴データの種類に応じた量の故障事例を集める必要があり，十分な量の故障事例が集められない場合には，保守履歴データから正確な故障確率を推定する事は困難である。例えば，保守履歴データは，保守サービスが提供される会社毎に作成されているため，各会社毎での故障確率を求めるのみでは十分な量の故障事例が集められず，正確な故障確率を推定する事は難しかった。

特許文献１では，機材の交換間隔として，各消耗品の故障確率分布に基づいて，該故障確率が所定の確率以上であると予測される間隔の近傍の値を算出している。この場合，所定の確率以上に達した消耗品については，交換が不要な機材であっても交換を実施しており，従って，必要以上に機材の交換を行なっている可能性がある。

そこで本発明では，各機材単体について正確な故障確率分布を推定できない場合であっても，機器の故障回数を抑えながら，機材の交換数を減少させることが可能な保守サービス方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために，本発明は，機材種毎に設定した故障確率分布又は性能劣化確率分布の少なくとも１つに従って機材交換数を設定し，該確率分布と稼働状況又は機材状態の少なくとも１つから機材交換優先度を設定し，該機材交換優先度に従って該機材交換数分の機材をリスト化する事を特徴とする。

本発明によれば，各機材単体について正確な故障確率分布を推定できない場合であっても，機材集団全体の中で機器の故障確率又は性能劣化確率の高い機材を優先して交換するため故障又は性能劣化件数の増大を抑制でき，かつ，故障確率又は性能劣化確率分布に従った適切な機材数の交換を行うため，機材の交換数を削減でき，保守コストの低減が可能である。

保守サービスシステムの構成図の例である。 保守クライアント１を用いた作業フローの例である。 保守計画作成部２０５の処理を説明するフローチャートの例である。 故障割合の計算ステップＳ２０４の処理を説明するフローチャートの例である。 故障割合の計算ステップＳ２０４の説明に使用する概念図である。 機材交換数の算出ステップＳ２０５の説明に使用する概念図である。 機材交換優先度の計算ステップＳ２０６の処理を説明するフローチャートの例である。 機材状態設定部１０３の機材状態の設定例である。 処理ステップＳ２０８で得られる交換機材リストの例である。 スケジュールの調整ステップＳ２０９の説明に使用する概念図である。 累積負荷と故障又は性能劣化確率の関係を表した図の例である。 累積負荷と故障又は性能劣化確率分布を示す図の例である。 累積負荷と故障割合の関係を表した図の例である。 累積負荷と保守会社が管理する機材数の関係を表した図の例である。

以下，図面を用いて本発明の実施例について説明する。なお，本発明は例えばエレベータやエスカレータの保守サービスや鉄道やプラント・ビル・工場等での保守サービスに適用できる。

図１は保守サービスシステムの構成図の例である。保守クライアント１はコンピュータ，携帯電話，ＰＨＳ，保守専用端末などの保守サービスに使用する端末装置であり，サービスＩＤ確認及び登録部１０１，機材情報更新部１０２，機材状態設定部１０３，保守計画取得及び更新部１０４，入出力部１０５，通信部１０６を有する。保守サーバ２はサービスＩＤ管理部２０１，機材種毎故障又は性能劣化割合計算部２０２，機材交換優先度計算部２０３，機材交換数計算部２０４，保守計画作成部２０５，通信部２０６，データベース管理部２０７，機器情報データベース２０８，運転情報データベース２０９，保守履歴データベース２１０，保守計画データベース２１１，機材状態データベース２１２を有し，通信部２０６により保守クライアント１の通信部１０６とインターネット，プライベートネットワーク，クラウドなどを介してデータの送受信を行う。

まず，保守クライアント１の各機能について説明する。サービスＩＤ確認及び登録部１０１は入出力部１０５から入力された保守対象機器のサービス識別番号（以下，サービスＩＤ）を保守クライアント１の使用者から取得する。また，取得したサービスＩＤを保守サーバ２のサービスＩＤ管理部２０１に問い合せることで，契約の種類，期間，保守対象機器，および交換対象機材といった保守サービスのプロファイル情報を取得できる。該サービスＩＤがサービスＩＤ管理部２０１で管理されていなかった場合は，新しいサービスＩＤとして，該保守サービスのプロファイル情報とともに登録できる。

機材情報更新部１０２は使用者が入出力部１０５を介して入力した機器とそれを構成する機材の稼働時間や稼働回数，平均荷重や累積荷重などの保守サービスに必要な運転情報を保守サーバ２のデータベース管理部２０７を介して運転情報データベース２０９に保存する。また，機材の更新時期などの保守履歴情報を保守履歴データベース２１０に保存する。さらに，各機器を構成する機材の種類や個数，その中で交換対象となる交換対象機材，該交換対象機材の機材種毎の故障又は性能劣化確率分布などの機器情報を機器情報データベース２０８に保存する。

機材状態設定部１０３は，使用者が入出力部１０５を介して入力した保守作業時に得られる機材の傷み具合や異常といった機材状態に関する情報を保守サーバ２のデータベース管理部２０７を介して機材状態データベース２１２に保存する。

保守計画取得及び更新部１０４は保守計画データベース２１１に格納されている保守作業の実施予定時期，機材交換時期，交換対象機材といった保守計画情報を，データベース管理部２０７を介して取得する。また，取得した保守計画情報に入出力部１０５を介して使用者が変更を加えた保守計画情報を保守計画データベース２１１に保存する。

次に，保守サーバ２の各機能のうち，上述していない機能について説明する。機材種毎故障又は性能劣化割合計算部２０２は機器情報データベース２０８に格納されている機材種毎の故障又は性能劣化確率分布を用いて，ある機材種の機材が原因で機器が故障するあるいは性能劣化を引き起こす故障割合を計算する。また，保守計画データベース２１１に格納された実際の保守作業で機材の交換が必要だったか否かの保守履歴情報を用いて，その機材種の故障又は性能劣化確率分布を学習する。学習方法は一般的なベイズ学習を用いて学習することが可能であり，その他の方法を用いても良い。これにより，該故障又は性能劣化確率分布の精度を高める事ができる。

保守計画作成部２０５は機材交換優先度計算部２０３が計算した機材交換優先度の順位および機材交換数計算部２０４が計算した機材交換数を用いて，主に機材の交換時期と交換対象機材を含む保守計画を作成する。これら一連の機能の処理については詳細に後述する。

図２は保守クライアント１を用いた保守作業フローの例である。ステップＳ１０１でサービスＩＤ確認及び登録部１０１は，入力された情報より，保守作業者が入力したサービスＩＤの契約状況，保守対象機器，および交換対象機材を保守サーバ２に問い合わせて確認する。ステップＳ１０２で保守作業時点の契約状況が期間毎に定額で行う保守サービス（以下，フルメンテナンス契約）に契約中であればステップＳ１０３で保守計画取得及び更新部１０４が保守計画を保守サーバ２の保守計画データベース２１１より取得する。ステップＳ１０２でフルメンテナンス契約中でなければ，保守作業を終了する。ステップＳ１０３で取得した保守計画に，ステップＳ１０４で交換対象機材があれば，ステップＳ１０８で実際の機材状態を確認し，機材の交換が妥当であれば，ステップＳ１０９で保守作業者は保守計画に従って機材を交換する。

ステップＳ１０８で機材の交換が妥当でなければ，ステップＳ１０７で機材情報更新部１０２は該交換計画と実作業の相違を保守履歴データベース２１０に保存する。ステップＳ１０４で保守作業時点に機材の交換計画が無ければ，ステップＳ１０５で実際の機材状態を確認し，機材の交換が必要ないかを確認する。ステップＳ１０５で機材の交換が必要であれば，該作業計画にはないがステップＳ１０６で機材を交換し，ステップＳ１０７で機材情報更新部１０２は該交換計画と実作業の相違を保守履歴データベース２１０に保存する。該機材の交換計画の確認および機材交換が終了すれば，ステップＳ１１０で機材情報更新部１０２は保守作業時点を更新時期として保守内容を保守履歴データベース２１０に保存し，該保守対象機器および交換対象機材の稼働時間や稼働回数，平均荷重や累積荷重といった機材情報を更新して運転情報データベース２０９に保存する。このような手順を取る事で，保守作業者は保守クライアント１を用いて保守作業を行うことができる。

図３は保守計画作成部２０５の処理を説明するフローチャートの例である。保守計画作成部２０５はステップＳ２０１で機材種毎にステップＳ２０２からステップＳ２０８までを繰り返す。保守計画作成部２０５は保守作業予定が未確定である時期について計画作成開始時点から計画作成期間の保守計画を作成する。保守計画の作成は例えば，１週間，１ヶ月，３ヶ月，半年，１年といった計画作成単位毎に，計画作成開始時点から順番に作成するため，ステップＳ２０２で計画作成開始時点から該計画作成単位毎に計画作成期間だけステップＳ２０３からステップＳ２０７までを繰り返す。

ステップＳ２０３で保守計画を作成する計画作成単位期間を特定する。ステップＳ２０４で機材種毎の故障又は性能劣化割合計算部２０２は機材種毎の故障又は性能劣化確率分布から機材毎に計画作成単位期間の故障割合を計算する。（以下、性能劣化割合については記載を省略するが、必要に応じて性能劣化確率分布を用いて計算をしても良い。）該故障割合は，該計画作成単位期間において該機材がどのくらいの割合で故障するかを示す。機材交換数計算部２０４はステップＳ２０５で保守会社が管理する該機材種の全ての機材について該故障割合を積算する。積算した故障割合は，該機材種の機材が計画作成単位期間において故障する機材数の期待値に該当する。すなわち、この数値の数だけ機材を交換すれば，その他の機材については交換を行わなくても実際に故障する機材数を抑えられる。また，この計算には，保守会社が管理する該機材種の全ての機材についての故障事例を活用できるため，クライアントの各会社だけでは十分な量の故障事例が集められない場合であっても，機器の故障回数を抑えながら、より正確な確率分布を持って保守サービスを提供することが可能である。なお，必ずしも保守会社が管理する該機材種の全ての機材について本発明を適用しなくても，本発明が適用できる十分な量の事例が備わっていれば一部について適用しても良い。

機材交換優先度計算部２０３はステップＳ２０６において該故障割合と機材状態データベース２１２から取得した機材状態に関する情報を用いて該計画作成単位期間における各機材の機材交換優先度を算出する。ステップＳ２０４〜ステップＳ２０６の処理については詳細を後述する。保守計画作成部２０５はステップＳ２０６で得られた機材交換優先度に従って，ステップＳ２０５で得られた機材交換数分の機材を該計画作成単位期間における交換機材として割当てる（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０２における全ての計画作成期間について交換機材の割当てが終わったら，保守計画作成部２０５はステップＳ２０８で交換機材の割当てを交換機材リストとして出力する。ステップＳ２０１における機材種毎の繰り返しが終わったら，ステップＳ２０９において，該全機材種の交換機材リストを用いてスケジュールを調整する。

この様な構成を取る事で，各機材単体について正確な故障確率分布を推定できない場合であっても，保守会社が管理する保守履歴データベースを用いることで，機器の故障回数を抑えながら機材の交換数を削減し、保守業務に必要な保守コストを低減する事が可能となる。定性的には，機材単体毎の故障確率分布のばらつきを用いて保守コストを低減するのではなく，機材種毎の故障確率分布を用いてその中での各機材のばらつきを考慮することで，保守会社が管理する機材全体で保守コストを低減する事が可能となる。

ステップＳ２０４の故障割合の計算，ステップＳ２０５の機材交換数の計算，ステップＳ２０６の機材交換優先度の計算について詳細を順に述べる。

図４は故障割合の計算Ｓ２０４の処理を説明するフローチャートの例である。機材種毎の故障又は性能劣化割合計算部２０２はステップＳ３０１で機材種の管理している機材すべてについてステップＳ３０２からステップＳ３０５までを機材毎に繰り返す。ステップＳ３０２で計画作成単位期間の開始時点での機材の累積負荷を推定し，これを初期負荷とする。ステップＳ３０３で計画作成単位期間の終了時点での機材の累積負荷を推定し，これを終了時負荷とする。ステップＳ３０２およびステップＳ３０３での累積負荷の推定は，運転情報データベース２０９に保存されている機材の稼働時間や稼働回数，平均荷重や累積荷重などの運転情報をもとに行う。一例としては，計画作成単位期間の開始時点および終了時点まで同じ平均荷重で同じ単位時間当たりの稼働時間で稼働されたとして計算する。

ステップＳ３０４で該機材の機材種の故障又は性能劣化確率分布を機器情報データベース２０８より取得し，ステップＳ３０５で該確率分布の初期負荷と終了時負荷から機材の計画作成単位期間における故障割合を計算する。該故障割合は，該計画作成単位期間において該機材が原因で機器がどのくらいの割合で故障又は性能劣化するかを示し，具体的な計算方法としては，累積負荷が初期負荷時点までに故障又は性能劣化していない確率に占める，累積負荷が初期負荷時点から終了時負荷時点まで経過した際に故障又は性能劣化する確率として求める。ステップＳ３０４およびステップＳ３０５の故障割合について図５を利用して一例を説明する。故障又は性能劣化確率分布３０５は累積負荷３００を入力とし，入力された累積負荷までに該機材が原因で機器が故障又は性能劣化する確率を返す。すなわち，初期負荷Ａ（３０１）を入力として，初期負荷Ａ（３０１）までに機器が故障又は性能劣化する確率Ｂ（３０３）を返す。同様に終了時負荷Ａ’（３０２）を入力として終了時負荷Ａ’（３０２）までに機器が故障又は性能劣化する確率Ｂ’（３０４）を返す。これを用いれば該故障割合は｛Ｂ’（３０４）−Ｂ（３０３）｝／｛１（３０５）−Ｂ（３０３）｝で求められる。

ステップＳ２０５の機材交換数の計算について図６を用いて説明する。故障又は性能劣化確率分布４０１は累積負荷４０２を入力として，入力された累積負荷までに機材が原因で機器が故障又は性能劣化する確率４０３を返す。そのため，各累積負荷時点４０４では，保守会社が管理する機材全体４０６で見た場合，それぞれの確率４０３に応じた数の機材の交換が必要であり，残りの機材は交換の必要性が少ないことになる。すなわち，累積負荷が１０％ライフの機材については，９０％については交換の必要性が少ない。また，累積負荷が５０％ライフの機材については，５０％については交換の必要性が少ない。もし，保守会社が管理する機材を交換が必要な順番である優先度（図６内，機材交換優先度４０５，概念的に色の濃淡で示す。）に並べることができれば，各累積負荷時点４０４までにそれぞれの確率４０３に応じた数の機材（図６内，交換ライン４０７より上の機材）を交換しておけば，残りの機材は交換を行っていなくても，機器の故障又は性能劣化が発生する件数を抑えることができる。図６の機材交換優先度４０５に示すように、１００個の機材が色の濃淡で優先度付けされている場合には、各累積負荷（１０％ライフ、２０％ライフ、・・・）においては、色の濃い不交換部分については交換が不要ということになる。交換順位である優先度については後述する。ここで，ステップＳ３０５で計算した故障割合は該計画作成単位期間において該機材が原因で機器がどのくらいの割合で故障又は性能劣化するかであったので，ステップＳ２０５で保守会社が管理する該機材種の全ての機材について該故障割合を積算すれば，該計画作成単位期間までに交換が必要な機材交換数を算出することができる。すなわち，故障割合を積算したものは，計画作成単位期間に故障する機材数の期待値と見なせることができるので，この期待値分の機材を交換さえすれば，故障又は性能劣化は抑えられることとなる。実際に運用する際の一例としては，該積算値に，確率４０３の推定誤差および機材交換優先度４０５の並べ替え誤差，故障する機材数の期待値からのばらつきと，保守サービスにおける故障又は性能劣化の発生に対する考え方とを照らし合わせながら故障又は性能劣化件数を抑えるのに十分な数を加算して機材交換数としても良い。

ステップＳ２０６の機材交換優先度の計算について図７を用いて説明する。上記の計算では機材交換数を求めたが，交換数だけでは，例えば１０％ライフにある機材が１０個あった場合には，どの機材を交換すれば良いかまでは分からない。そこで，機材の状態にあわせた交換の優先度を求めるため，下記の計算を実施する。機材交換優先度計算部２０４はステップＳ４０１において，機材状態データベース２１２から取得した機材状態に関する情報を用いて機材毎に機材状態の悪化度合いを示すスコアを算出してポイント化する。該スコアの算出例としては，例えば，図８に示したようなチェックリスト５０１を用いて機材状態設定部１０３が設定した機材毎の機材状況５０２，機材番号５０３，チェックボックス５０４のチェック結果に従って算出しても良い。また，図示していない機器から無線などを介して直接取得した情報に基づいて機材状態設定部１０３が設定した機材毎の機材状況に従って算出しても良い。ステップＳ４０２において，該スコアから算出したポイントとステップＳ２０４で得られた各機材の故障割合を乗算し，各機材の交換順位を決める重みを算出する。ステップＳ４０３において該重みの大きい順に各機材の交換優先度とする。

ステップＳ２０５の構成をとることで，故障発生件数を抑えながら，確率４０３が一定値に達した機材を全て交換するような保守サービス方式に比べ，機材を長期に渡って利用することができ，保守コストを削減可能である。

ステップＳ２０６の機材交換優先度の計算においては，このような構成をとることで，保守会社が管理する機材全体について機材交換優先度を計算することができる。これ以外に，例えば，各機材の各累積負荷時点４０４でグループ分けを行い，グループ毎に所属する機材同士の並び替えを行う方法も考えられるが，その場合は，各グループに所属する機材数が少ない場合に，発生する故障又は性能劣化件数と機材交換数との間に不均衡が発生してしまう可能性があるため，保守会社が管理する機材全体について機材交換優先度を計算することが望ましい。

図９の交換機材リスト６０１はステップＳ２０８で得られる交換機材リストの例である。主に機材の交換時期６０２と交換対象機材６０３から成り，該計画作成単位期間ごとに交換対象となる機材がリスト化されている。

ここでこれら計算について簡単な例を用いて説明する。例えば，ある機材種における故障又は性能劣化確率が図１１のように求められていたとする。この時，累積負荷が１０から２０の間に存在する機材の故障割合は，（０．３−０．１）／（１−０．１）と求められる。各累積負荷における故障割合を求めた結果を図１３に示した。次に，保守会社が管理する該機材種の全てについてこの故障割合を積算すると，計画作成単位期間で交換が必要な機材交換数を算出することができる。すなわち，故障割合を積算することは，計画作成期間において該機材種が故障する期待値となり，本発明ではこの期待値を機材交換数をしている。例えば，各累積負荷とその累積負荷を有する，保守会社が管理する該機材種の機材全体の数が図１４の関係にある場合には，これらの累積負荷ごとの確率割合を全て積算することで，この期間に機材が故障する期待値は３１．８７…と求められ，これが機材交換数となる。計画作成単位期間においては３１．８７…個の機材の交換が必要であることが分かる。さらに，必要な機材の交換数が求められたので，保守会社が管理する該機材種のなかで，機材交換する優先度をつけるため，各機材の故障割合と機材状態を乗算することで，機材交換優先度を求める。そして，この機材交換優先度の順位の上位から交換が必要な機材交換数分を交換する。このように行なうことで，故障又は性能劣化確率に従いながら，故障確率の高い機材を優先して交換することが可能となり，一定の確率を超えた機材を交換する場合と比べて，機器の故障回数を抑えながら機材交換数を削減でき，保守業務に必要な保守コストを低減する事が可能となる。

図１０は保守計画作成部２０５におけるステップＳ２０９のスケジュール調整の例を示している。図１０では作業負荷の平準化を行っていて，調整前の計画作成単位期間ごとの作業負荷７０１から負荷の大きな期間の機材交換の前倒し７０２を行い，作業負荷平準化後の機材がリスト７０３を得る。機材交換の前倒し７０２を行うことで，故障又は性能劣化の発生を抑えながら作業負荷を平準化することができる。交換機材リスト６０１を用いて作業負荷平準化を行った例を図９の交換機材リスト６０４に示す。ステップＳ２０９におけるスケジュール調整ではこの他にも，訪問経路の最小化や保守点検回数の最小化など，保守計画の調整として一般的に行われている事を行ってよい。

以上の構成によれば，本発明によれば，機材集団全体の中で機器の故障又は性能劣化確率の高い機材を優先して交換するため故障又は性能劣化件数の増大を抑制でき，かつ，故障又は性能劣化確率分布に従った適切な機材数の交換を行うため保守コストの低減が可能である。

１…保守クライアント
２…保守サーバ
１０１…サービスＩＤ確認及び登録部
１０２…機材情報更新部
１０３…機材状態設定部
１０４…保守計画取得及び更新部
１０５…入出力部
１０６…通信部
２０１…サービスＩＤ管理部
２０２…機材種毎故障又は性能劣化割合計算部
２０３…機材交換優先度計算部
２０４…機材交換数計算部
２０５…保守計画作成部
２０６…通信部
２０７…データベース管理部
２０８…機器情報データベース
２０９…運転情報データベース
２１０…保守履歴データベース
２１１…保守計画データベース
２１２…機材状態データベース

Claims (4)

1. 機材種毎に設定する故障確率分布又は性能劣化確率分布の少なくとも１つを記憶する機器情報データベースと，
   稼働状況を記憶する運転情報データベース又は機材状態に関する情報の少なくとも１つを記憶する保守履歴データベースと，
   前記機材種毎に設定した故障確率分布又は性能劣化確率分布の少なくとも１つに従って機材交換数を求める機材交換数計算部と，
   前記確率分布と前記運転状況又は機材状態の少なくとも１つを用いて機材交換優先度を求める機材交換優先度計算部と，
   前記機材交換優先度に従って前記機材交換数分の機材をリスト化し、
   保守計画データベースにおける，実際の保守作業で機材の交換が必要だったか否かの保守履歴情報を用いて，機材種の故障確率分布又は性能劣化確率分布の少なくとも１つを学習することを特徴とする保守サービスシステム。
2. 請求項１に記載の保守サービスシステムにおいて，
   前記機材交換数計算部は，前記機材種毎に設定した故障確率分布又は性能劣化確率分布の少なくとも１つから保守計画作成期間における故障割合を求め，前記機材種毎の故障割合を管理対象とする機材数分積算することで，機材交換数を求めることを特徴とする保守サービスシステム。
3. 請求項２に記載の保守サービスシステムにおいて，
   前記機材交換優先度計算部は，機材種毎の故障割合と前記機材状態を積算することで機材交換優先度を求めることを特徴とする保守サービスシステム。
4. 請求項３に記載の保守サービスシステムにおいて，
   前記リスト化する機材の保守計画を作成する保守計画作成部を有することを特徴とする保守サービスシステム。

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