KR101823626B1 - 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동작모드별 각 기계부품의 전기신호를 감지하고, 이를 정상값과 비교하여 기계의 고장 여부를 조기에 예측할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기계의 전기신호를 감지하고, 기계의 이상 초기시 발생되는 조기신호를 감지하여 기계부품의 이상 여부 및 고장(break-down) 발생까지 남은 시간을 관리자에게 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 이상이 발생된 부품이 다른 부품과 연관된 경우 함께 점검해야 하는 부품 정보를 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING TROUBLE OF APPARATUS WITH SIGNAL ANALYSIS}

본 발명은 동작모드별 각 기계부품의 전기신호를 감지하고, 이를 정상값과 비교하여 기계의 고장 여부를 조기에 예측할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 기계의 전기신호를 감지하고, 기계의 이상 초기시 발생되는 조기신호를 감지하여 기계부품의 이상 여부 및 고장(break-down) 발생까지 남은 시간을 관리자에게 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 이상이 발생된 부품이 다른 부품과 연관된 경우 함께 점검해야 하는 부품 정보를 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하나 이상의 구성이 포함되는 제품은 다수 번의 공정 과정을 거쳐 생산되며, 이러한 제품을 생산하기 위해 공장들은 대부분 다수개의 장치를 라인(line) 형태로 설치하여 연속적으로 공정 과정을 거쳐 제품을 생산하고 있다.

생산 라인을 구성하는 기계들은 장기간을 지속적으로 구동되기 때문에 항상 고장에 노출되어 있고, 상기 기계들 중 하나라도 고장이 발생되는 경우 생산 라인을 정지시키고, 고장이 발생한 기계를 수리해야 하기 때문에 생산 라인이 중단되어 고장 발생 후 수리가 완료되는 기간 동안은 제품 생산이 어렵다는 문제점이 있었다.

따라서, 기계의 고장 발생을 미리 감지하여 상기 문제점을 해결하고자 공개특허공보 제10-2009-0010430호에는 기계 장치의 고장 진단 장치에 대해 기재하고 있다(도 7 참조).

상기 선행기술은 기계 장치의 엔진 소리 등의 소리를 감지하여 불량을 검출하는 장치에 관한 것으로, 음향 센서를 이용하여 측정된 디지털 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 상기 주파수와 저장된 정상신호 DB를 비교하여 기계 장치의 고장 여부를 판단하여 기계의 고장을 미리 진단할 수 있다.

그러나 상기 선행기술은 소리를 감지하기 때문에, 장치에서 발생된 소리 외에도 주변 소음도 함께 감지될 수 있는 우려가 존재한다. 즉, 기계의 정상/비정상 상태의 소리와 비슷한 데시벨(decibel, dB)을 갖는 소리가 감지영역에서 발생될 경우 이를 엔진 소리로 감지하여 고장 진단 장치가 판단 오류를 범할 수 있다.

특히, 기계 자체에서 구동시 발생되는 소음이나 공장이라는 특성상 소리가 동시 다발적으로 발생되기 때문에 소리를 통한 정밀한 상태 분석이 어려울 수 있다.

또한, 기계에서 소음, 발열, 진동 등의 형태로 이상 현상이 확인되면 이미 기계의 이상 상태가 어느 정도 진행되었거나, 기계의 작동이 멈추기 전 나타나는 현상이기 때문에 상기와 같이 육안으로도 확인 가능한 이상 현상(예를 들어, 소리, 진동 및 발열 등의 현상)이 발생하기 전에 미세한 고장 신호를 빠르게 감지하고, 이를 관리자에게 알릴 수 있는 고장 진단 시스템이 필요하다.

특히, 기계는 고장 초기엔 수리에 드는 비용이나 시간이 미약하나, 시간이 경과할수록 수리비용 및 수리기간이 기하급수적으로 증가하게 된다.

따라서, 기계의 이상 상태를 보다 빠르고 정밀하게 감지할 수 있으며, 단일 감지 신호가 아닌 복수 개의 감지 신호를 통해 보다 정확하게 기계의 이상 상태를 감지할 수 있는 고장 진단 시스템이 필요하다.

또한, 관리자에게 기계의 이상 여부와 고장(break-down) 발생까지 남은 시간을 제공함으로써 기계를 예측 정비하여 수리 비용을 절감하고, 지속적으로 기계를 구동시킬 수 있는 고장 진단 시스템이 필요하다.

공개특허공보 제10-2009-0010430호 (2009.01.30.)

본 발명은 위와 같은 요구에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 동작모드별 각 기계부품의 전기신호를 감지하고, 이를 정상값과 비교하여 기계의 고장 여부를 예측할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 기계의 전기신호를 감지하고, 기계의 이상 초기시 발생되는 조기신호를 감지하여 기계의 이상 여부 및 고장(break-down) 발생까지 남은 시간을 관리자에게 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이상이 발생된 부품이 다른 부품과 연관된 경우 함께 점검해야 하는 부품 정보를 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 기계가 동작모드에 따라 출력되는 정상 신호를 저장 후 상기 동작모드 별 감지되는 감지 신호와 비교하여 상기 기계의 이상을 조기에 파악하는 고장 진단 시스템에 있어서,

상기 감지 신호를 감지하는 감지수단(10); 상기 정상 신호가 저장되고, 상기 감지 신호를 분석하여 상기 기계의 이상을 관리자에게 안내하는 서버(20);를 포함하되, 상기 정상 신호와 감지 신호는 상기 기계 구동시 발생되는 전류 및 전압을 측정한 값이며, 상기 서버(20)는 상기 기계의 동작모드를 확인하고, 상기 감지 신호를 상기 정상 신호와 비교하여 상기 정상 신호에 해당되지 않는 경우 상기 기계에 이상이 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 고장 진단 시스템을 통해 기계의 이상을 감지하는 방법에 대하여, 상기 기계의 동작모드 별 정상 신호를 입력하는 정상 신호 입력 단계(S10); 상기 기계가 상기 동작모드 별로 출력되는 신호를 감지하는 신호 감지 단계(S20); 상기 신호 감지 단계(S20)에서 감지된 감지 신호를 상기 동작모드 별 정상 신호와 비교하여 이상 기계를 판단하는 판단 단계(S30); 및 상기 이상 기계를 관리자에게 안내하는 안내 단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 분석을 통한 고장 진단 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법은, 동작모드별 각 기계부품의 전기신호를 감지하고, 이를 정상값과 비교하여 기계의 고장 여부를 예측할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

또한 본 발명은, 기계의 전기신호를 감지하고, 기계의 이상 초기시 발생되는 조기신호를 감지하여 기계의 이상 여부 및 고장(break-down) 발생까지 남은 시간을 관리자에게 제공함으로써 기계의 예측 정비가 가능하고, 이를 통해 지속적으로 기계를 구동할 수 있으며, 고장 수리 비용을 절감할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

또한 본 발명은, 이상이 발생된 부품이 다른 부품과 연관된 경우 함께 점검해야 하는 부품 정보를 제공함으로써 관리자가 예비 점검을 용이하게 수행할 수 있는 현저한 효과를 보유하고 있다.

도 1은 기계의 구동시간에 따라 변화하는 기계의 신호값을 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 고장 진단 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 고장 진단 시스템의 구성을 구체적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 고장 진단 시스템의 안내 인터페이스의 실시예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 고장 진단 방법을 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 고장 진단 방법의 다른 실시예들을 흐름도로 나타낸 것이다.
도 7은 종래의 고장 진단 장치를 나타낸 것이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.

또한, 기계에 이상(異常)이 발생되고, 이를 장기간 방치시 기계가 구동 불가 상태가 되는데 본 명세서에서는 이러한 기계의 구동 불가 상태를 '고장(break-down)'으로 표현하였으며, 기계 내 기계부품이 정상(正常) 구동 상태에서 이상이 발생 되고, 고장이 발생 되기 전까지의 상태를 기계부품을 '이상부품'이라고 표현하였음을 미리 밝힌다.

본 발명은 동작모드별 각 기계부품의 전기신호를 감지하고, 이를 정상값과 비교하여 기계의 고장 여부를 예측할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 기계의 전기신호를 감지하고, 기계의 이상 초기시 발생되는 조기신호를 감지하여 기계의 이상 여부 및 고장(break-down) 발생까지 남은 시간을 관리자에게 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 이상이 발생된 부품이 다른 부품과 연관된 경우 함께 점검해야 하는 부품 정보를 제공할 수 있는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

설명에 앞서, 도 1을 통해 기계의 상태에 따라 변화하는 신호값의 변화를 설명하도록 한다.

도 1은 기계의 구동시간에 따라 변화하는 기계의 신호값을 그래프로 나타낸 것이다.

기계에서 출력되는 신호들은 전류값, 전압값, 소리, 진동 및 발열 등 다양하게 나타날 수 있는데, 기계가 정상 상태일 때 기계 내 각 기계부품들은 일정한 범위의 정상 신호값에 해당되는 신호를 출력하게 된다.

그러나 구동시간이 늘어날수록 기계에서 출력되는 신호가 정상 신호값을 벗어나게 되는데 이러한 신호값은 시간에 따라 점차 변화하다가 고장 시 발생되는 고장 신호와 동일하게 되면 기계는 고장(break-down)이 발생하게 된다.

이때, 정상 신호값에서 고장 신호값으로 변화하는 기계의 출력 신호는 선형적으로 감소하거나 증가하게 된다.

따라서, 본 발명에서는 각 기계부품이 동작모드별로 출력하는 신호를 지속적으로 감지하고, 감지된 신호가 정상 신호값의 범위에 해당하는지 판단하며, 이에 해당하지 않을 경우 기계에 이상(異常)이 발생되었다고 판단하고, 기계의 이상을 조기에 감지하여 기계의 고장을 미연에 방지할 수 있도록 조기 점검 및 수리를 할 수 있도록 진단하는 시스템 및 방법을 제공한다.

특히, 기계의 경우 이상 상태가 오래 유지되거나 고장이 발생되면 수리비용이 급진적으로 증가하기 때문에 기계의 이상을 조기에 감지하고, 이에 대한 해결방안을 관리자가 미리 계획 및 수행하여 기계 수리비용을 감소시킬 수 있다.

이러한 고장 진단 시스템은 도 2 내지 4를 통해 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 고장 진단 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 고장 진단 시스템의 구성을 구체적으로 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명에 따른 고장 진단 시스템의 안내 인터페이스의 실시예를 나타낸 것이다.

도 2를 통해 살펴볼 수 있듯이 고장 진단 시스템은 감지수단(10) 및 서버(20)를 포함할 수 있다.

감지수단(10)은 하나의 기계 내 각 기계부품(모터, 펌프 및 히터 등)에서 출력되는 전기신호들을 감지하고, 이를 서버(20)로 전송시켜 서버(20)가 기입력된 정상값과 전기신호를 비교하여 기계의 이상을 판단할 수 있도록 한다.

이때, 전기신호는 각 기계부품에서 동작모드별로 출력하는 전압 및 전류값이며, 정상값은 동작모드별 표준 전압 및 전류값이 된다.

이러한 감지수단(10)은 동작모드 확인 모듈(11), 전기신호 측정 모듈(12) 및 외부신호 감지 모듈(13)을 포함할 수 있다.

동작모드 확인 모듈(11)은 기계의 동작모드를 확인하여 감지수단(10)이 감지하는 전기신호를 동작모드 별로 구분할 수 있도록 한다.

즉, 기계마다 동작모드(예를 들어, '강, 중, 약'이나 '1단, 2단, 3단'과 같이 구동세기에 관련한 동작모드거나 '압축, 대기, 탈수'와 같이 기능 또는 상태와 관련한 동작모드) 별로 각 기계부품에서 출력되는 전기신호가 달라질 수 있다.

또한, 기계의 구동상태에 따라 기계의 구동이 멈출 경우 전기신호가 출력되지 않기 때문에 이를 감지하여 기계가 고장(break-down)난 것으로 잘못 판단할 수 있다. 따라서, 동작모드 확인 모듈(11)은 기계의 구동상태도 함께 확인할 수 있도록 한다.

이러한 동작모드 확인 모듈(11)은 전기신호 감지시 기계의 동작모드를 확인하여, 서버(20)는 기계의 동작모드에 따라 대응되는 정상값과 측정된 전기신호를 비교하여 전기신호가 정상값의 범주 내에 해당되지 않는 경우 기계부품에 이상이 발생되었음을 판단하고, 이를 관리자 단말기(30)로 안내할 수 있도록 한다.

전기신호 측정 모듈(12)은 감지수단(10)이 설치된 각 기계부품의 위치에서 출력되는 전기신호를 측정할 수 있다. 이때, 전기신호 측정 모듈(12)은 전류 측정 센서와 전력 측정 센서가 융합된 멀티센서를 사용하는 것이 가장 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.

전기신호 측정 모듈(12)을 통해 각 기계부품마다 동작모드별로 출력되는 미세한 전력 및 전압의 변화를 감지하는 것이며, 기존의 고장 진단 장치에서 고장 판단 요인이 되는 소리, 진동 및 발열과 같이 외부에서 확인할 수 있고, 기계 이상발생 후기에 나타나는 현상을 감지하는 것이 아니므로 기계 고장 발생 전 나타나는 조기신호를 감지하고, 이를 통해 기계부품 및 기계의 이상을 판단할 수 있도록 한다.

외부신호 감지 모듈(13)은 상술된 바와 같이 외부에서도 확인할 수 있는 외부신호를 감지하는 것으로, 외부신호는 기계의 이상 현상인 소리, 진동 및 발열을 포함할 수 있다.

이러한 외부신호 감지 모듈(13)은 음향 센서, 진동 센서 및 온도 센서를 포함하는 것이 바람직하며, 외부신호 감지 모듈(13)을 통해 감지된 외부신호는 기입력된 정상값과 비교하여 기계 및 기계부품의 이상을 판단할 수 있다.

이때, 정상값은 상술된 정상상태의 기계가 동작모드별 출력되는 표준 전압 및 전류의 값 뿐만 아니라 정상상태의 기계가 동작모드별로 출력되는 외부신호를 포함하도록 한다.

또한, 외부신호 감지 모듈(13)이 정상값을 벗어나는 외부신호를 감지하게 되면 서버(20)를 통해 사용자에게 경고메시지를 전송하도록 한다.

이는 정상값을 벗어나는 외부신호의 경우 기계의 고장 발생 시간과 밀접한 관계가 있으며, 조기에 측정되는 전기신호와 달리 정상값을 벗어나는 외부신호는 기계의 비정상 동작 및 고장 발생을 앞둔 상황에서 감지되기 때문에 관리자가 이를 신속하게 확인 및 점검할 필요가 있기 때문이다.

따라서, 후술된 고장 발생 시간을 제공받은 관리자가 고장 발생 시간을 확인만 할 뿐 이를 방치해둘 수 있기 때문에 고장 발생을 앞둔 기계 및 기계부품을 신속하게 확인 및 점검할 수 있도록 정상값을 벗어나는 외부신호를 감지할 수 있도록 한다.

또한, 전기신호 측정 모듈(12)과 외부신호 감지 모듈(13) 외에도 기계의 종류에 따라 신호를 감지하는 수단을 변경하거나 추가하여 다양한 신호를 통해 기계의 이상을 확인할 수 있도록 한다.

예를 들어, 가스를 주로 사용하는 기계는 감지수단(10)에 가스 감지 센서를 추가로 포함하여 가스관 파열, 가스누출과 같은 기계 이상을 확인할 수 있도록 한다.

이러한 외부신호 감지 모듈(13)을 통해 기계에서 발생되는 전력 및 전압만을 감지하는 것이 아닌 이상 기계에서 발생되는 소리, 진동 및 발열을 함께 감지할 수 있고, 이를 서버(20)로 전송하여 다양한 감지 인자를 통해 이상 기계를 판단할 수 있도록 한다.

위와 같은 감지수단(10)은 복수 개로 구성되어 하나의 기계 내부에 각 기계부품마다 설치됨으로써 동작모드 별로 기계부품마다 출력되는 신호를 감지하여 이상이 발생된 기계부품을 판단할 수 있도록 한다.

즉, 기계 전체의 감지 신호를 감지한다 하더라도 정확히 이상이 발생된 부품을 확인할 수 없기 때문에 이상 진단의 정밀성 및 효율성이 낮다는 문제점이 발생한다.

따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 감지수단(10)을 복수 개로 구성하고, 기계 내 이상 발생이 높은 부품들이 위치한 곳마다 설치하여 부품마다 감지 신호를 감지하는 것이 바람직하다.

이를 수집한 서버는 감지 신호를 통해 이상이 발생된 부품을 확인할 수 있고, 교체가 필요한 부품과 이상 발생 부품과 관련된 다른 부품들을 함께 관리자 단말기로 안내하여 관리자가 간단히 교체하거나 점검할 수 있도록 한다.

서버(20)는 기계가 정상상태일때 동작모드별로 출력되는 전기신호 및 외부신호의 정상값이 저장되고, 감지수단(10)을 통해 감지된 전기신호 및 외부신호를 분석하여 기계부품의 이상을 판단하고, 이를 관리자 단말기(30)로 안내하여 관리자에게 기계의 구동상태와 이상이 발생된 기계부품에 대한 정보를 제공할 수 있다.

이때, 서버(20)는 웹(Web) 서버 형태가 가장 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니며, 단말기는 웹(Web)에 접속 가능한 PC, 스마트폰 등을 사용할 수 있다.

서버(20)는 도 2와 같이 데이터베이스(21), 고장 발생 시간 판단부(22) 및 인터페이스부(23)을 포함할 수 있다.

데이터베이스(21)는 기계가 정상상태일 때 동작모드별로 기계부품마다 출력되는 정상값이 저장되고, 기계 내 부품마다 연관있는 부품들을 그룹(Group)화한 부품군 저장될 수 있다.

이때, 정상값은 기계가 정상적으로 구동할 때 기계 내 각 기계부품이 동작모드별로 출력하는 전압, 전류, 저항, 가스 농도값, 소리, 진동 및 온도 등을 포함한다.

이러한 데이터베이스(21)를 통해 감지수단(10)에서 감지된 전기신호 및 외부신호를 정상값과 비교하고, 전기신호 및 외부신호가 정상값 범주 내에 해당되지 않는 경우 기계부품의 이상을 판단할 수 있도록 한다.

또한, 기저장된 부품군을 통해 이상 부품 발견시 관리자에게 이상 부품이 속해있는 부품군에 해당된 기계부품들을 이상 부품과 함께 관리자에게 안내하여 수리 및 점검의 편의성을 향상시킬 수 있다.

고장 발생 시간 판단부(22)는 전기 신호의 변화율에 따라 기계의 고장 발생 소요 시간을 판단하는 역할을 수행한다.

즉, 기계부품에 이상이 발생하더라도 이상기계가 완전히 고장(break-down)되기까지 소요되는 시간이 있기 때문에 이를 계산하여 관리자 단말기(30)로 고장 발생 소요 시간을 안내하여 관리자는 이를 확인하고, 수리 및 점검 시간을 조절할 수 있다.

특히 복수 개의 기계가 연속해서 구동되는 공장의 경우 이상이 발생된 기계를 확인하더라도 이를 바로 점검하게 될 경우 생산 라인이 구동을 멈추기 때문에 생산 효율성이 떨어질 수 있다.

따라서, 고장 발생 소요 시간을 관리자가 파악할 수 있음으로써 휴일이나 업무시간 외의 공장이 가동되지 않는 시간대에 점검하도록 하여 점검의 편의성과 생산 효율성을 향상시킬 수 있다.

이때, 고장 진단 시스템은 미세한 전기신호의 변화를 통해 이상 기계의 조기 신호를 감지하므로 이상 기계에 대한 빠른 대응이 불필요할 수 있기 때문에 고장 발생 시간 판단부(22)를 통해 용이한 점검 시간에 이상기계를 점검하는데 필요한 역할을 수행한다.

이러한 감지수단(10)을 통해 지속적으로 전송되는 전기신호와 외부신호를 데이터베이스(21)에 저장하고, 고장 발생 시간 판단부(22)는 누적된 전기신호와 외부신호를 종합적으로 판단하여 고장 발생 시간을 예측할 수 있도록 한다.

즉, 기계의 고장을 진단할 수 있는 신호는 다양하기 때문에 기계에서 감지되는 다양한 종류의 신호를 데이터베이스(21)에 저장된 각 기계부품별 신호 데이터를 이용하여 고장 발생 시간을 예측할 수 있도록 한다.

예를 들어, 1차 조기신호로 모터 내 절연저항의 이상만을 감지할 경우 제1 고장 발생 시간이 예측되며, 2차 조기신호로 모터의 절연저항 및 1번 동작모드에 이상을 감지한 경우 제2 고장 발생 시간이 예측되며, 점차 이상이 감지되는 조기신호의 변화에 따라 고장 발생 시간이 각각 예측되어 안내되도록 한다.

이때, 제1 고장 발생 시간은 제2 고장 발생 시간보다 큰 값의 시간을 갖는 것은 당연하다.

또한, 서버(20)는 빅데이터 처리부(도면에 미표시)를 추가로 더 포함할 수 있다.

빅데이터 처리부는 기계가 구동시간별로 출력하는 전기신호 및 외부신호를 저장하는 곳으로, 상기 전기신호 및 외부신호가 빅데이터 처리부에 직접 저장되거나 데이터베이스(21)로 저장공간을 대체할 수 있다.

이러한 빅데이터 처리부는 감지수단(10)에 의해 감지되는 각각의 기계부품의 동작모드별 출력되는 전기신호와 각각의 기계부품에서 발생되는 온도, 소음 등을 포함하는 외부신호들을 구동시간별로 저장하고, 이를 통해 기계부품 또는 기계가 일정 구동시간 이후 이상이 발생되는 것을 분석하여, 구동시간에 따라 이상이 발생되는 이상발생패턴을 파악하여 이를 바탕으로 기계 또는 기계부품에 이상 발생 시기를 예측할 수 있다.

즉, 하나의 기계가 아닌 동일한 기계를 복수 개로 사용할 경우, 각각의 기계마다 감지수단(10)을 구비하여 동일한 기계마다 출력되는 전기신호 및 외부신호들을 측정 및 저장할 수 있다.

이를 통해 동일한 기계는 구동시간별 이상이 발생되는 시기 및 기계부품이 유사함을 알 수 있고, 이러한 유사함을 분석하여 기계별 이상발생패턴을 파악할 수 있다.

따라서, 빅데이터 처리부는 축적된 전기신호 및 외부신호를 통해 각 기계의 이상발생패턴을 파악할 수 있고, 이를 통해 각 기계의 이상발생시기 및 이상부품을 미리 예측할 수 있다.

한편, 기계 이상 문제를 해결하기 위하여 이상부품을 교체하거나 기계를 점검 및 수리하는 경우 고장 발생 시간은 다시 판단되어야 할 필요성이 있다.

따라서, 이상부품을 교체하거나 기계를 점검 및 수리시 기계의 구동은 멈추므로 동작모드 확인 모듈(11)을 통해 기계의 구동상태를 확인하고, 고장 발생 시간 판단부(22)는 기계가 재구동시 새로 고장 발생 시간을 판단하도록 한다.

인터페이스부(23)는 서버(20)와 연동되거나 서버(20)에 접속되는 관리자 단말기(30)로 정보를 안내하기 위한 인터페이스를 제공하는 역할을 수행한다.

도 4와 같이 이상 부품과 이상 부품이 속해있는 부품군을 함께 안내하는 이상 안내 인터페이스(23a)와, 복수 개의 감지수단(10)이 구비된 기계들의 "측정위치", "측정값", "동작모드", "정상값", "측정값" 및 "이상유무"를 안내하는 기계 상태 안내 인터페이스(23b)와, 이상 기계의 고장 발생 소요 시간을 안내하는 고장 시간 안내 인터페이스(23c)를 제공할 수 있다.

즉, 도 4를 살펴보면 알 수 있듯이, 기계부품 중 1번모터의 경우 감지수단(10)을 통해 측정된 측정값(전기신호)이 정상값의 범주 내에 있기 때문에 현재 정상상태임을 확인할 수 있다.

반면, 기계부품 중 2번모터의 경우 2번 및 3번동작의 전류와, 절연저항의 경우 측정값이 정상값의 범주 내에 해당되지 않기 때문에 2번모터에 이상이 발생됨을 확인할 수 있다.

단, 도 4는 인터페이스부(23)를 통해 고장 진단 시스템에서 감지 및 판단된 이상부품을 서버(20) 및 관리자 단말기(30)를 통해 안내하는 인터페이스 중 하나의 예시이며 이에 한정해서는 안된다.

또한, 좌측 중앙에 위치한 "추가", "수정" 및 "삭제" 인터페이스를 통해 관리자는 관리자 단말기(30)를 통해 공장에 추가로 투입된 기계를 추가하여 함께 관리할 수 있고, 정상값을 편집하거나, 사용되지 않는 기계는 삭제하여 고장 진단 시스템을 편리하게 이용 및 관리할 수 있다.

상술된 고장 진단 시스템을 통해 기계의 고장을 진단하는 방법은 첨부된 도면 중 도 5를 통해 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 고장 진단 방법을 흐름도를 나타낸 것이다.

먼저 기계가 정상상태일 때 동작모드 별로 기계부품에서 발생되는 정상값을 서버(20)에 입력하는 정상값 입력 단계(S10)를 수행한다.

이때, 정상값은 동작모드별 표준 전압, 전류, 저항, 소리(dB), 진동수 및 온도 등을 포함한다.

즉, 서버(20)가 감지수단(10)을 통해 감지한 신호가 기입력된 정상값과 비교하여 감지된 신호값이 정상값의 범주 내에 속하지 않을 경우 기계부품의 이상을 판단할 수 있도록 한다.

이때, 신호값은 기계 구동시 동작모드별 기계부품이 출력하는 신호로, 표준 전압, 전류, 저항, 소리(dB), 진동수 및 온도 등이 될 수 있으며, 상술된 정상값과 대응되는 신호를 감지하도록 한다.

정상값 입력 단계(S10) 이후에 감지수단(10)을 통해 기계부품이 동작모드 별 출력되는 신호를 감지하는 신호 감지 단계(S20)를 수행한다.

상기 신호 감지 단계(S20)를 통해 감지된 신호를 정상값 입력 단계(S10)를 통해 입력된 정상값과 비교하여 기계부품의 이상을 판단하는 이상 여부 판단 단계(S30)를 수행한다.

이때, 기계부품의 이상을 판단하는 방법은 신호를 정상값과 대비하였을 때, 정상 신호값 범주 내에 속한다면 기계부품이 정상 상태임을 판단하고, 정상 신호값 범주 내에 속하지 않는 경우 기계부품에 이상이 발생됨을 판단되도록 한다.

이상 여부 판단 단계(S30) 이후에, 상기 이상 여부 판단 단계(S30)에서 판단된 이상 기계부품을 서버를 통해 관리자에게 안내하는 안내 단계(S40)를 수행한다.

이상 여부 판단 단계(S30)에서 판단된 내용을 서버(20)로 전송하고, 이를 서버(20)와 연동되거나 접속할 수 있는 관리자 단말기(30)를 통해 관리자에게 안내할 수 있도록 한다.

이러한 안내 단계(S40)를 통해 관리자는 이상 기계 및 이상 기계 내 이상이 발생된 기계부품을 확인하게 되고, 이를 점검하거나 수리함으로써 기계부품의 이상을 조기에 감지하고 이를 해결하여 기계를 지속적으로 구동하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 기계는 고장 정도가 클수록 수리 비용 또한 급진적으로 증가하기 때문에 이를 조기에 수리하여 수리 비용을 절감할 수 있는 효과를 보유할 수 있다.

또한, 기계 고장에 따른 생산 현장의 사고를 방지할 수 있다는 효과를 보유할 수 있다.

한편, 단순히 이상이 발생된 기계부품만을 판단하는 것이 아닌 이상이 발생된 기계부품을 포함하는 기계가 고장이 발생되기까지의 고장 발생 소요 시간과 이상이 발생된 기계부품을 관리자가 함께 확인할 필요가 있다.

따라서, 도 6과 같은 다른 실시예들을 통해 이러한 필요성을 해결하고자 한다.

설명에 앞서, 상술된 고장 진단 방법과 중복되는 기재는 생략함을 미리 밝힌다.

따라서, 후술되는 기재는 상술된 고장 진단 방법과는 다른 실시예들의 구성, 기능 및 효과만을 기재할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 고장 진단 방법의 다른 실시예들을 흐름도로 나타낸 것이다.

도 6의 a와 같이, 고장 진단 방법의 다른 실시예로 정상 신호 입력 단계(S10) 이후에 기계가 고장 발생시 출력하는 고장 신호를 입력하는 고장 신호 입력 단계(S11)를 추가로 수행할 수 있다.

고장 신호 입력 단계(S11) 이후에 신호 감지 단계(S20) 및 이상 여부 판단 단계(S30)를 수행하며, 이상 여부 판단 단계(S30)로부터 이상이 발생된 기계부품을 판단 및 확인할 경우, 이상이 발생된 기계부품을 포함하는 기계가 고장 발생되기까지 남은 시간을 판단하는 고장 시간 판단 단계(S31)를 수행할 수 있다.

고장 시간 판단 단계(S31)는 기입력된 정상값 및 고장 신호를 통해 기계가 정상 상태에서 고장되기까지의 시간을 계산하고, 이를 신호 감지 단계(S20)에서 감지된 전기신호가 시간에 따라 변화하는 신호값의 변화율에 따라 고장 발생까지 남은 시간을 판단 및 계산할 수 있다.

이러한 다른 실시예를 통해 관리자는 이상 기계의 확인뿐만 아니라 이상 기계가 고장(break-down)되기 까지의 시간을 확인할 수 있고, 이를 통해 점검이나 수리가 용이한 시간에 기계 이상 문제를 해결할 수 있도록 한다.

즉, 관리자가 이상 기계를 확인하더라도 이를 즉시 점검 또는 수리할 경우 기계의 구동을 정지시켜야 하기 때문에 생산성이 저하될 수 있기 때문에 기계의 구동을 모두 멈추는 휴식 시간이나 휴일 등 점검 및 수리가 용이한 시간에 점검할 수 있도록 고장 발생 시간을 안내할 수 있다.

본 발명에 따른 고장 진단 방법의 또 다른 실시예로 도 6의 b와 같이 정상 값 입력 단계(S10) 이후에 기계 내 연관성 있는 기계부품들끼리 그룹(Group)화한 부품군 정보를 입력하는 부품군 정보 입력 단계(S12)를 추가로 수행할 수 있다.

부품군 정보 입력 단계(S12)는 기계 내부에 고장 연관성이 높은 기계부품들을 그룹으로 만든 부품군 정보를 서버(20)에 입력하는 단계이며, 신호 감지 단계(S20) 및 이상 여부 판단 단계(S30)가 수행되면 이상이 발생된 기계부품과 상기 이상이 발생된 기계부품이 속하는 부품군을 판단하는 이상 부품 및 부품군 판단 단계(S32)를 추가로 수행할 수 있도록 한다.

이를 통해 관리자는 이상 기계 내 이상이 발생한 기계부품을 안내받음과 동시에 이상이 발생된 기계부품과 연관성 있는 부품군을 함께 안내받아 점검 및 수리를 용이하게 할 수 있다.

예를 들어 기계부품 중 모터는 상기 모터의 온도를 낮춰주는 쿨러와 상기 모터를 제어할 수 있는 제어기를 하나의 부품군으로 기입력할 수 있다.

이를 통해 이상 여부 판단 단계(S30)에서 이상 기계부품을 판단 및 확인하더라도 이상이 발생 된 부분을 정확히 확인하긴 어렵다.

즉, 모터에 이상이 감지될 경우 모터 내 구성요소들간의 이음새가 헐거워서 소음이 발생된 것일 수 있거나 과도한 모터 구동으로 인해 모터의 온도가 정상값을 초과하게 되면 모터와 연관된 쿨러에도 문제가 발생한 것일 수 있기 때문에 하나의 기계부품에 이상이 발생할 경우 이상 기계부품이 속해있는 부품군을 함께 안내하여 관리자가 함께 점검할 수 있도록 한다.

도 6의 b와 같이 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 통해 이상 부품을 정확히 판단하고, 함께 점검할 필요가 있는 부품군을 함께 안내하여 수리와 동시에 부품군 점검도 수행할 수 있도록 한다.

한편, 상기에서 도 2 내지 6을 이용하여 서술한 것은, 본 발명의 주요 사항만을 서술한 것으로, 그 기술적 범위 내에서 다양한 설계가 가능한 만큼, 본 발명이 도 2 내지 6의 구성에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

10: 감지수단 11: 동작모드 확인 모듈
12: 전기신호 측정 모듈 13: 외부신호 감지 모듈
20: 서버 21: 데이터베이스
22: 고장 발생 시간 판단부 23: 인터페이스부
30: 관리자 단말기

Claims (7)

1. 기계가 동작모드 별로 출력하는 각 기계부품의 신호를 감지하고, 이를 정상값과 비교하여 기계의 고장여부를 조기에 파악하는 고장 진단 시스템에 있어서,
   상기 기계부품의 전기신호를 감지하고 상기 동작모드를 확인하는 동작모드 확인 모듈(11)과 상기 전기신호를 측정할 수 있는 전기신호 측정 모듈(12)과 가스관 파열 및 가스누출의 기계이상을 확인하는 가스 감지센서를 포함하여 이루어지고, 상기 기계가 동작모드 별로 출력하는 상기 기계부품의 전기신호를 측정하도록 이루어지는 감지수단(10);
   상기 기계의 동작모드별 출력되는 상기 정상값이 저장되고, 상기 전기신호를 상기 정상값과 비교하여 판단된 이상부품을 관리자 단말기(30)로 안내하는 서버(20);를 포함하되,
   상기 전기신호는 상기 기계 구동시 상기 기계부품에서 감지되는 전류 및 전압을 측정한 값을 포함하며,
   상기 서버(20)는,
   상기 기계의 동작모드를 확인하고, 상기 기계가 구동시간별로 출력하는 상기 전기신호와 외부신호에 대한 데이터를 저장하는 빅데이터 처리부;를 추가로 포함하며,
   상기 전기신호를 상기 정상값과 비교하여 상기 정상값에 해당되지 않는 경우 상기 기계에 이상이 발생된 것으로 판단하고,
   상기 빅데이터 처리부는,
   저장된 상기 데이터를 분석하여 상기 기계의 고장발생시간 및 상기 이상부품을 예측하는 것을 특징으로 하는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템.
   
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3. 청구항 1에 있어서,
   상기 정상값은 상기 동작모드 별 상기 기계부품이 정상 상태일 때 발생되는 외부신호를 측정한 값을 더 포함하며,
   상기 감지수단(10)은 상기 기계부품에서 발생되는 상기 외부신호를 감지하는 외부신호 감지 모듈(13);을 더 포함하되,
   상기 외부신호는 상기 기계부품에서 발생하는 소리, 진동 및 발열을 포함할 수 있고,
   상기 서버(20)는,
   상기 외부신호가 상기 정상값에 해당되지 않는 경우 상기 관리자 단말기(30)로 경고메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 서버(20)는,
   이상이 발생된 상기 기계가 고장 발생까지 소요되는 고장 발생 시간을 판단하는 고장 발생 시간 판단부(22);를 더 포함하되,
   상기 고장 발생 시간 판단부(22)는 누적된 상기 전기신호와 상기 외부신호를 종합적으로 분석하여 상기 고장 발생 시간을 예측하고, 이를 안내하는 것을 특징으로 하는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 서버(20)는,
   상기 기계부품마다 연관있는 기계부품들을 그룹화한 부품군이 저장되며,
   상기 이상부품 판단시 상기 이상부품에 해당되는 상기 부품군을 함께 안내하는 것을 특징으로 하는 신호 분석을 통한 고장 진단 시스템.
   
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