KR102385001B1 - 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법에 관한 것으로, 그 구성은 기기의 정상적인 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 반복적으로 수집하는 제1베이스 정보 수집단계(S10);와, 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집된 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하는 모델 구축단계(S20);와, 상기 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 반복적으로 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 매칭률 값과 인접하는 다른 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 매칭률에 대한 기울기 정보를 수집하는 제2베이스 정보 수집단계(S30);와, 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 수집된 매칭률에 대한 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정하는 설정단계(S40);와, 실시간 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 실시간 파형을 반복적으로 수집하고, 그 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 검출하고, 그 검출된 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 판단하고 경보하는 검출단계(S50);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로서,
정상적인 상태의 기기가 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따른 파형으로 나타내고, 그 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하고, 그 구축된 표준모델 파형과 구동되는 기기로부터 수집되는 파형을 대비하여 추출되는 매칭률을 서로 연결하여 형성되는 직선의 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정한 후, 실시간 구동되는 기기로부터 반복적으로 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형의 매칭률을 서로 연결하는 직선의 기울기 값과 의심 기울기 값을 대비하여 기기의 이상징후가 의심되는 조건이 만족되면 경보하여 적합한 시기에 기기의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 기기의 고장으로 인한 막대한 금전적인 손실을 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기기에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 기기를 이상상태로 검출함으로, 기기에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법{Predictive maintenance method of equipment through cumulative waveform}

본 발명은 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정상적인 상태의 기기가 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따른 파형으로 나타내고, 그 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하고, 그 구축된 표준모델 파형과 구동되는 기기로부터 수집되는 파형을 대비하여 추출되는 매칭률을 서로 연결하여 형성되는 직선의 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정한 후, 실시간 구동되는 기기로부터 반복적으로 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형의 매칭률을 서로 연결하는 직선의 기울기 값과 의심 기울기 값을 대비하여 기기의 이상징후가 의심되는 조건이 만족되면 경보하여 적합한 시기에 기기의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 기기의 고장으로 인한 막대한 금전적인 손실을 미연에 예방할 수 있는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법에 관한 것이다.

일반적으로 설비의 자동화 공정을 위해 사용되는 각종 기기들은 안정적인 작동이 매우 중요하다.

일 예로, 대규모 생산 공장의 설비에는 수십, 수백 개의 기기가 설치되어 서로 연동 동작하면서 제품을 연속 생산하게 되는데, 만약 다수의 기기 중에서 어느 하나의 기기가 고장이 발생하면 설비의 동작이 전체적으로 중단되는 엄청난 상황이 발생할 수 있다.

이때는 기기의 고장으로 인한 다운 타임의 발생으로 기기의 수리비용뿐만 아니라, 설비가 중단되는 동안 낭비되는 운영비와 비즈니스 효과에 의해 엄청난 손실이 발생될 수밖에 없다.

최근 고용노동부와 산업안전 관리공단의 자료에 따르면 연간 산업 안전사고로 인한 사상자는 총 10만 명 수준으로 집게 되고 있으며, 이를 비용으로 환산시 연간 18조원의 손실이 발생하고 있다고 집계되고 있다.

이러한 예기치 않은 다운 타임 비용을 피하기 위한 방법으로 사전 예지 보전시스템의 도입이 시급한 실정이다. 이미 예지 보전이라는 명목하에 문제점을 개선하고자 노력하고 있으나 보다 효율적인 예지 보전을 위해 더 차원 높은 예지 보전방법의 개발이 필요한 실정이다.

[문헌 0001] 등록특허공보 제10-1893745호 (2018.10.04) [문헌 0002] 공개특허공보 제10-2019-0108282호 (2019.09.24) [문헌 0003] 공개특허공보 제10-2017-0108727호 (2017.09.27) [문헌 0004] 등록특허공보 제10-1857393호 (2018.06.20)

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 정상적인 상태의 기기가 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따른 파형으로 나타내고, 그 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하고, 그 구축된 표준모델 파형과 구동되는 기기로부터 수집되는 파형을 대비하여 추출되는 매칭률을 서로 연결하여 형성되는 직선의 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정한 후, 실시간 구동되는 기기로부터 반복적으로 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형의 매칭률을 서로 연결하는 직선의 기울기 값과 의심 기울기 값을 대비하여 기기의 이상징후가 의심되는 조건이 만족되면 경보하여 적합한 시기에 기기의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 기기의 고장으로 인한 막대한 금전적인 손실을 미연에 예방할 수 있는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법을 제공함에 있다.

또한, 기기에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 기기를 이상상태로 검출함으로, 기기에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법은 기기의 정상적인 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 반복적으로 수집하는 제1베이스 정보 수집단계(S10);와, 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집된 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하는 모델 구축단계(S20);와, 상기 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 반복적으로 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 매칭률 값과 인접하는 다른 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 매칭률에 대한 기울기 정보를 수집하는 제2베이스 정보 수집단계(S30);와, 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 수집된 매칭률에 대한 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정하는 설정단계(S40);와, 실시간 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 실시간 파형을 반복적으로 수집하고, 그 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 검출하고, 그 검출된 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 판단하고 경보하는 검출단계(S50);를 포함하여 이루어지며,
상기 모델 구축단계(S20)는 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집된 다수의 파형을 누적(중첩)시키는 파형 누적공정(S21)과, 상기 파형 누적공정(S21)에서 누적된 파형을 일정한 시간 간격으로 구획하되, 그 구획 지점의 각 파형에 대한 전류 값을 합산 평균하여 각각의 구획 지점에 대한 평균값을 추출하는 추출공정(S22)과, 상기 추출공정(S22)에서 추출된 각각의 평균값을 연결하여 표준모델 파형을 구축하는 모델링 공정(S23)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 매칭률에 대한 의심 기울기 값은 경보 기울기 값과, 위험 기울기 값으로 구분되어 설정되되, 상기 경보 기울기 값은 상기 위험 기울기 값보다 적은 값으로 설정되며,

상기 검출단계(S50)에서 실시간으로 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 상기 의심 기울기 값의 경보 기울기 값을 초과하면 기기를 경보상태로 인지하고, 실시간으로 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 상기 의심 기울기 값의 위험 기울기 값을 초과하면 기기를 위험상태로 인지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설정단계(S40)에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 2회 이상 포함되는 시간 범위의 위험 검출구간을 설정하고,

상기 검출단계(S50)에서 설정된 위험 검출구간에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 매칭률에 대한 경보 기울기 값을 초과하는 횟수를 카운터하되, 상기 설정단계(S40)에서 설정된 횟수를 초과하면 기기를 위험상태로 인지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 설정단계(S40)에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 2회 이상 포함되는 단위 시간 간격의 평균 검출구간을 설정하고,

상기 검출단계(S50)에서 설정된 평균 검출구간에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값들에 대한 평균 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 경보 기울기 값을 초과하면 기기를 위험 상태로 인지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 수집하고, 그 수집된 파형과 상기 표준모델 파형을 중첩 비교하되, 상기 표준모델 파형의 각 구획 지점의 전류 값과 상기 구획 지점에 해당하는 상기 파형 지점의 전류 값을 비교하여 차이 값을 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 차이 값과 인접하는 다른 차이 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 차이 값에 대한 기울기 정보를 수집하며,

상기 설정단계(S40)는 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 수집된 차이 값에 대한 기울기 정보를 기반으로 차이 값에 대한 의심 기울기 값을 설정하며,

상기 검출단계(S50)는 실시간 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 수집하고, 그 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형을 중첩 비교하되, 상기 표준모델 파형의 각 구획 지점의 전류 값과 상기 구획 지점에 해당하는 상기 실시간 파형 지점의 전류 값을 비교하여 차이 값을 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 차이 값과 인접하는 다른 차이 값을 서로 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 차이 값에 대한 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 판단하고 경보하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법에 의하면, 정상적인 상태의 기기가 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따른 파형으로 나타내고, 그 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하고, 그 구축된 표준모델 파형과 구동되는 기기로부터 수집되는 파형을 대비하여 추출되는 매칭률을 서로 연결하여 형성되는 직선의 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정한 후, 실시간 구동되는 기기로부터 반복적으로 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형의 매칭률을 서로 연결하는 직선의 기울기 값과 의심 기울기 값을 대비하여 기기의 이상징후가 의심되는 조건이 만족되면 경보하여 적합한 시기에 기기의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 기기의 고장으로 인한 막대한 금전적인 손실을 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기기에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 기기를 이상상태로 검출함으로, 기기에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 도시된 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법의 블럭도
도 2 내지 도 12는 도 1에 도시된 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법을 설명하기 위한 도면

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 1 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법을 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 도시된 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법의 블럭도를, 도 2 내지 도 12는 도 1에 도시된 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법을 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.

상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법(100)은 제1베이스 정보 수집단계(S10)와, 모델 구축단계(S20)와, 제2베이스 정보 수집단계(S30)와, 설정단계(S40)와, 검출단계(S50)를 포함하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)는 기기의 정상적인 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 반복적으로 수집하는 단계이다.

즉, 상기와 같은 파형은 정상적인 기기로부터 수집되는 특성상, 매우 안정(정상)적인 파형으로 후설될 상기 모델 구축단계(S20)에서 표준모델 파형을 구축하는 기반이 된다.

통상적으로 대형 설비에 설치되어 유기적으로 동작하는 기기는 특정 작업공정을 반복적으로 수행하게 되는데, 일 예로, 천공기와 같은 기기는 소재에 구멍을 천공하는 동작을 반복하여 수행하게 되며, 이러한 천공기에서 구멍을 천공하는 동작에 소모되는 전류를 시간의 흐름에 따라 나타내면, 도 2에 도시된 파형으로 나타낼 수 있다.

상기와 같은 파형을 기반으로 본 발명의 예지 보전방법을 설명하도록 하나, 이러한 천공기와 같인 기기 및 천공 동작에 한정하여 적용하는 것은 물론 아니다.

또한, 본 발명의 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법(100)에서는 기기의 동작에 소모되는 전류 값을 기반으로 상기와 같은 파형을 수집하였으나, 기기에서 소모되는 공급 전원(전류)의 주파수, 기기에서 발생되는 진동, 온도, 압력 등이 전류 값과 대체되어 적용될 수 있다.

또한, 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 기기로부터 수집되는 전류 값은 전류를 측정할 수 있는 통상의 각종 센서를 통해 측정 수집됨은 물론이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 모델 구축단계(S20)는 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집된 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하는 단계로, 파형 누적공정(S21)과, 추출공정(S22)과, 모델링 공정(S23)으로 이루어진다.

상기 파형 누적공정(S21)은 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집된 다수의 파형을 누적(중첩)시키는 공정이다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 파형이 중첩되면 소정의 두께를 갖는 하나의 파형과 같이 형성되는데, 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집되는 파형은 정상적인 전류 값을 기반으로 형성됨으로 인해 얇은 두께를 갖는 파형으로 형성되며, 이러한 파형은 후설될 상기 추출공정(S22) 및 모델링 공정(S23)을 통해 구축되는 표준모델 파형의 기반이 된다.

만약, 기기가 열화, 노후, 부품의 마모 등의 이유로 인해 기기의 구동상태가 다소 불량하여 기기가 구동과정에서 부하가 발생하면, 그 부하로 인해 전류 값의 기복(흔들림)이 발생함으로 중첩되어 형성되는 파형의 두께가 두껍게 형성될 수 있는 특성상, 상기 파형 누적공정(S21)에서 추출된 파형의 두께가 얇다는 것은 정상적인 기기로부터 파형이 수집된 것으로 볼 수 있으므로 상기와 같은 얇은 두께의 파형은 기기로부터 추출될 수 있는 매우 바람직한 파형이다.

상기 추출공정(S22)은 상기 파형 누적공정(S21)에서 누적된 파형을 일정한 시간 간격으로 구획하되, 그 구획 지점의 각 파형에 대한 전류 값을 합산 평균하여 각각의 구획 지점에 대한 평균값을 추출하는 공정이다.

일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이 7개의 파형이 중첩되면, 각 구획 지점에서 7개 파형 전류 값을 모두 합산한 후에 7로 나누어 각 구획 지점의 평균값을 추출하는데, 만약 상기 구획 지점의 각 파형의 전류 값이 10, 11, 12, 13, 15, 18, 19로 형성되면 평균값은 98/7=14가 되는 것이다.

이렇게 추출된 각 구획 지점의 평균값을 서로 연결하여 상기 표준모델 파형으로 구축하는데, 이때 상기 구획 지점과 인접하는 구획 지점 사이의 구간은 실질적으로 평균값이 반영되지 않는 부분이므로 상기 구획 지점 간의 시간 간격은 작을수록 바람직한 표준모델 파형을 구축할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 모델링 공정(S23)은 상기 추출공정(S22)에서 추출된 각각의 평균값을 연결하여 표준모델 파형을 구축하는 공정이다.

이렇게 구축되는 상기 표준모델 파형은 실시간 구동되는 기기의 상태를 판단하기 위한 기준이 된다.

여기서, 상기 파형 누적공정(S21)에서 중첩된 파형으로부터 상기 표준모델 파형을 구축하기 위한 합리적인 방법으로 각 상기 구획 지점의 파형들의 전류 값을 평균한 평균값을 추출하여 구축하였으나, 중첩된 파형이 갖는 두께의 중간 값, Max 또는 Min 값, 선택되는 특정 위치의 값 등을 추출하여 구축할 수도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)는 상기 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 반복적으로 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 매칭률 값과 인접하는 다른 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 매칭률에 대한 기울기 정보를 수집하는 단계이다.

즉, 반복적인 동작을 수행하는 기기로부터 추출되는 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 반복적으로 검출하고, 그 검출된 매칭률 값을 시간의 흐름에 따라 그래프에 나타내면, 도 6에 도시된 바와 같다.

여기서, 도 7에 도시된 바와 같이 그래프에 표시된 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 소정의 기울기 값을 획득할 수 있고, 이러한 기울기 값은 기울기가 상승하는 상승 기울기 값(양수)과 기울기가 하강하는 하강 기울기 값(음수)으로 구분할 수 있지만 모두 절대값으로 기울기 값을 수치화하여 수집한다.

이렇게 수집되는 매칭률에 대한 기울기 정보는 후설될 상기 설정단계(S40)에서 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정하는 기반이 된다.

따라서 기기로부터 수집되는 파형은 기기의 고장이 발생하기 전에 측정되는 파형을 사용하여 기기의 이상징후를 경보할 수 있는 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 바람직하게 설정하도록 함이 좋다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 설정단계(S40)는 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 수집된 매칭률에 대한 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정하는 단계이다.

여기서, 상기 의심 기울기 값은 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 장기간 수집된 매칭률에 대한 기울기 정보를 기반으로 기기의 고장이 발생하기 전에 매칭률에 대한 기울기가 비정상적으로 변화(증대)되는 값들을 기반으로 설정하게 된다.

본 발명의 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법(100)에서 매칭률에 대한 의심 기울기 값은 경보 기울기 값과, 위험 기울기 값으로 구분하여 설정하나, 이러한 값으로 한정하여 설정하는 것은 물론 아니다.

여기서, 상기 경보 기울기 값은 상기 위험 기울기 값보다 적은 값으로 설정되는데, 이러한 경보 및 위험 기울기 값에 대해서는 후설될 상기 검출단계(S50)에서 상세히 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 검출단계(S50)는 실시간 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 실시간 파형을 반복적으로 수집하고, 그 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 검출하고, 그 검출된 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 판단하고 경보하는 단계이다.

여기서, 상기 의심 기울기 값은 경보 기울기 값과, 위험 기울기 값으로 구분되어 설정될 수 있으며, 상기 경보 기울기 값은 상기 위험 기울기 값보다 적은 값으로 설정되도록 한다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 실시간 구동상태의 기기로부터 반복적으로 수집되는 실시간 파형과 상기 표준모델 파형에 대한 매칭률 값을 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 의심 기울기 값을 초과하지 않으면 기기를 정상(안정적인)상태로 인지 검출하며,

실시간으로 수집되는 기기의 실시간 파형과 표준모델 파형의 매칭률에 대한 기울기 값이 매칭률에 대한 의심 기울기 값의 경보 기울기 값을 초과하면 기기를 경보상태로 인지 검출하며,

실시간으로 수집되는 기기의 실시간 파형과 표준모델 파형의 매칭률에 대한 기울기 값이 매칭률에 대한 의심 기울기 값의 위험 기울기 값을 초과하면 기기를 위험상태로 인지 검출하도록 한다.

여기서, 상기 경보 기울기 값은 위험 기울기 값보다 낮은 수준의 고장 위험성을 나타내는 것으로 기기의 경보상태 함은 기기의 관심과 주의가 요구되는 정도이고, 기기의 위험상태라 함은 기기의 수리, 점검이나 교체가 요구되는 정도로 볼 수 있다.

따라서 상기 검출수단(S50)에서 실시간으로 검출하는 기기의 상태를 기반으로 미연에 기기의 이상징후를 검출함으로 갑작스럽게 기기의 고장으로 설비의 전체적인 가동이 중단되어 발생할 수 있는 경제적인 손실을 미연에 방지할 수 있도록 유도한다.

한편, 상기 설정단계(S40)에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 2회 이상 포함되는 시간 범위의 위험 검출구간을 설정하고,

상기 검출단계(S50)에서 설정된 위험 검출구간에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 매칭률에 대한 경보 기울기 값을 초과하는 횟수를 카운터하되, 상기 설정단계(S40)에서 설정된 횟수를 초과하면 기기를 위험상태로 인지하도록 한다.

일 예로, 실시간 기기로부터 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값을 기반으로 위험 검출구간을 통해 기기의 상태를 검출하는 과정을 살펴본다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 설정단계(S40)에서 위험 검출구간으로 기기의 매칭률에 대한 기울기 값이 4회가 포함되는 구간을 설정하고, 초과 횟수는 2회로 설정하면,

상기 검출단계(S50)에서 위험 검출구간에서 실시간으로 기기의 매칭률에 대한 기울기 값이 매칭률에 대한 상기 의심 기울기 값의 경보 기울기 값을 초과하면 카운터하되, 카운터 횟수가 상기 설정단계(S40)에서 설정된 초과 횟수 2회 이상으로 카운터되면 기기를 위험상태로 인지하여 기기의 정밀한 점검 또는 교체를 통한 예지 보전을 유도하게 된다.

또한, 상기 설정단계(S40)에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 2회 이상 포함되는 단위 시간 간격의 평균 검출구간을 설정하고,

상기 검출단계(S50)에서 설정된 평균 검출구간에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값들에 대한 평균 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 경보 기울기 값을 초과하면 기기를 위험 상태로 인지하도록 한다.

일 예로, 일정 단위 시간을 설정하고, 그 설정된 단위 시간에 포함되는 기기의 매칭률에 대한 기울기 값을 기반으로 기기의 상태를 검출하는 과정을 살펴본다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 설정단계(S40)에서 일정 단위 시간으로 기기의 매칭률에 대한 기울기 값이 4회가 포함되는 구간을 설정하면,

상기 검출단계(S50)는 단위 시간에 포함되는 실시간 기기의 매칭률에 대한 기울기 값들을 평균한 평균 기울기 값을 검출하고, 그 검출된 평균 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 경보 기울기 값을 초과하면 기기를 위험상태로 검출하도록 하도록 한다.

여기서, 단위 시간에 포함되는 실시간 기기의 매칭률에 대한 기울기 값들을 평균한 평균 기울기 값이 상기 경보 기울기 값을 초과한 것은 상기 단위 시간에 기본적으로 경보 기울기 값을 초과하는 기기의 기울기 값이 존재한다는 것이므로 상기와 같이 기기를 위험상태로 인지 검출하도록 한다.

이러한, 상기 단위 시간은 기기의 매칭률에 대한 기울기 값이 적어도 둘 이상 포함되도록 상기 설정단계(S40)에서 설정되는 시간으로, 기기의 구동조건, 주변환경 등을 고려하여 적게는 수초로 많게는 일, 월, 년 등의 단위로 설정할 수 있다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 수집하고, 그 수집된 파형과 상기 표준모델 파형을 중첩 비교하되, 상기 표준모델 파형의 각 구획 지점의 전류 값과 상기 구획 지점에 해당하는 상기 파형 지점의 전류 값을 비교하여 차이 값을 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 차이 값과 인접하는 다른 차이 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 차이 값에 대한 기울기 정보를 수집한다.

여기서, 상기 실시간 파형과 상기 표준모델 파형을 대비하여 추출되는 차이 값이 크면 구동하는 기기에서 부하가 다소 높게 나타나 기기의 상태가 다소 불량한 것으로 차이 값을 연결하는 기울기 값이 크게 형성될 수 있고, 반대로 상기 차이 값이 작으면 기기의 구동상태에서 부하가 거의 없는 안정적인 상태로 차이 값을 연결하는 기울기 값이 작게 형성될 수 있다.

그런 후, 상기 설정단계(S40)는 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 수집된 차이 값에 대한 기울기 정보를 기반으로 차이 값에 대한 의심 기울기 값을 설정한다.

그런 후, 상기 검출단계(S50)는 실시간 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 수집하고, 그 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형을 중첩 비교하되, 상기 표준모델 파형의 각 구획 지점의 전류 값과 상기 구획 지점에 해당하는 상기 실시간 파형 지점의 전류 값을 비교하여 차이 값을 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 차이 값과 인접하는 다른 차이 값을 서로 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 차이 값에 대한 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 판단하고 경보한다.

즉, 도 12에 도시된 바와 같이 기기의 실시간 구동상태에서 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형을 대비하여 각 구획 지점의 차이 값을 연결한 직선의 기울기 값이 차이 값에 대한 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 검출 경보하여 기기의 고장이 발생하기 전에 미리 교체나 수리 등의 관리를 수행하여 기기의 고장으로 설비의 가동의 중단되어 발생할 수 있는 막대한 경제적 손실을 미연에 예방하도록 한다.

여기서, 상기 차이 값에 대한 의심 기울기 값은 적어도 둘 이상의 기울기 값, 예를 들어 경보 기울기 값과 상기 경보 기울기 값보다 높은 수위의 위험 기울기 값 등으로 구분하여 경보에 대한 수위를 다양하게 형성하여 단계적으로 기기의 이상징후를 경보할 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 과정으로 이루어진 본 발명의 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법(100)은 정상적인 상태의 기기가 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따른 파형으로 나타내고, 그 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하고, 그 구축된 표준모델 파형과 구동되는 기기로부터 수집되는 파형을 대비하여 추출되는 매칭률을 서로 연결하여 형성되는 직선의 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정한 후, 실시간 구동되는 기기로부터 반복적으로 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형의 매칭률을 서로 연결하는 직선의 기울기 값과 의심 기울기 값을 대비하여 기기의 이상징후가 의심되는 조건이 만족되면 경보하여 적합한 시기에 기기의 정비 및 교체를 수행할 수 있도록 유도하여 기기의 고장으로 인한 막대한 금전적인 손실을 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기기에서 발생하는 이상징후를 효율적으로 검색하기 위해 다양한 검출조건을 제시하고, 그 검출조건을 만족하는 경우에 기기를 이상상태로 검출함으로, 기기에서 발생되는 이상징후를 매우 정밀하고 효과적으로 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 검출결과에 대한 우수한 신뢰도를 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

S10. 제1베이스 정보 수집단계 S20. 모델 구축단계
S21. 파형 누적공정 S22. 추출공정
S23. 모델링 공정 S30. 제2베이스 정보 수집단계
S40. 설정단계 S50. 검출단계
100. 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법

Claims (6)

1. 각종 설비에 사용되는 것으로, 동일한 동작을 반복 수행하는 기기의 예지 보전방법에 있어서,
   상기 기기의 정상적인 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 반복적으로 수집하는 제1베이스 정보 수집단계(S10);
   상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집된 파형 정보를 기반으로 표준모델 파형을 구축하는 모델 구축단계(S20);
   상기 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 반복적으로 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 매칭률 값과 인접하는 다른 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 매칭률에 대한 기울기 정보를 수집하는 제2베이스 정보 수집단계(S30);
   상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 수집된 매칭률에 대한 기울기 정보를 기반으로 매칭률에 대한 의심 기울기 값을 설정하는 설정단계(S40); 및
   실시간 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 실시간 파형을 반복적으로 수집하고, 그 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형의 매칭률을 검출하고, 그 검출된 매칭률 값을 서로 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 판단하고 경보하는 검출단계(S50);를 포함하여 이루어지며,
   상기 모델 구축단계(S20)는 상기 제1베이스 정보 수집단계(S10)에서 수집된 다수의 파형을 누적(중첩)시키는 파형 누적공정(S21)과, 상기 파형 누적공정(S21)에서 누적된 파형을 일정한 시간 간격으로 구획하되, 그 구획 지점의 각 파형에 대한 전류 값을 합산 평균하여 각각의 구획 지점에 대한 평균값을 추출하는 추출공정(S22)과, 상기 추출공정(S22)에서 추출된 각각의 평균값을 연결하여 표준모델 파형을 구축하는 모델링 공정(S23)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 매칭률에 대한 의심 기울기 값은 경보 기울기 값과, 위험 기울기 값으로 구분되어 설정되되, 상기 경보 기울기 값은 상기 위험 기울기 값보다 적은 값으로 설정되며,
   상기 검출단계(S50)에서 실시간으로 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 상기 의심 기울기 값의 경보 기울기 값을 초과하면 기기를 경보상태로 인지하고,
   실시간으로 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 상기 의심 기울기 값의 위험 기울기 값을 초과하면 기기를 위험상태로 인지하는 것을 특징으로 하는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 설정단계(S40)에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 2회 이상 포함되는 시간 범위의 위험 검출구간을 설정하고,
   상기 검출단계(S50)에서 설정된 위험 검출구간에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 매칭률에 대한 경보 기울기 값을 초과하는 횟수를 카운터하되, 상기 설정단계(S40)에서 설정된 횟수를 초과하면 기기를 위험상태로 인지하는 것을 특징으로 하는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 설정단계(S40)에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값이 2회 이상 포함되는 단위 시간 간격의 평균 검출구간을 설정하고,
   상기 검출단계(S50)에서 설정된 평균 검출구간에서 기기에서 수집되는 실시간 파형과 표준모델 파형과의 매칭률에 대한 기울기 값들에 대한 평균 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 경보 기울기 값을 초과하면 기기를 위험 상태로 인지하는 것을 특징으로 하는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 수집하고, 그 수집된 파형과 상기 표준모델 파형을 중첩 비교하되, 상기 표준모델 파형의 각 구획 지점의 전류 값과 상기 구획 지점에 해당하는 상기 파형 지점의 전류 값을 비교하여 차이 값을 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 차이 값과 인접하는 다른 차이 값을 서로 연결하는 직선의 기울기를 통해 차이 값에 대한 기울기 정보를 수집하며,
   상기 설정단계(S40)는 상기 제2베이스 정보 수집단계(S30)에서 수집된 차이 값에 대한 기울기 정보를 기반으로 차이 값에 대한 의심 기울기 값을 설정하며,
   상기 검출단계(S50)는 실시간 기기의 구동 상태에서 한 동작을 수행하는데 소모되는 전류 값을 시간의 흐름에 따라 나타낸 파형을 수집하고, 그 수집된 실시간 파형과 상기 표준모델 파형을 중첩 비교하되, 상기 표준모델 파형의 각 구획 지점의 전류 값과 상기 구획 지점에 해당하는 상기 실시간 파형 지점의 전류 값을 비교하여 차이 값을 검출하여 그래프로 구축하고, 그 그래프에 나타난 차이 값과 인접하는 다른 차이 값을 서로 연결하는 직선의 기울기 값이 상기 설정단계(S40)에서 설정된 차이 값에 대한 의심 기울기 값을 초과하면 기기를 이상상태로 판단하고 경보하는 것을 특징으로 하는 누적 파형을 통한 기기의 예지 보전방법.
   
   
   
   
   

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