预防维护管理系统、单元控制装置、预防维护管理方法与流程

本发明涉及对机械的预防维护数据进行监视，生成该机械的维护计划的预防维护管理系统、该系统中包含的单元控制装置以及预防维护管理方法。

背景技术：

在生产系统等包含多个机械的系统中，具有分别控制该多个机械的多个数值控制装置基于来自上位计算机的指令使各机械进行动作的类型的系统。作为与此相关的公知技术，例如在日本特开2004-202624号公报中公开了从与网络连接的多个机器人定期收集信息，并将各机器人的状态积蓄在数据库的方法及装置。另外，在日本特开2004-202624号公报中记载了当某个机器人发生故障时，能够基于预先登录的机器人的信息以及实时取得的机器人的信息，来预测今后有可能发生故障的机器人。

另外，在日本特开2004-062276号公报中记载了一种设备信息传送装置，其具备按照预先设定的周期定期地收集机床或者测定装置的设备信息，将收集到的设备信息与收集时刻相关联地积蓄在数据库中，并将积蓄的设备信息发送至外部装置的单元。

另一方面，还已知如下装置，其具有向操作者通知对在机床等中使用的各个部件进行检查的时期的功能。例如在日本特开2014-174680号公报中记载了一种数值控制装置，其具有向用户通知对机床中使用的各个部件进行检查的时期的部件检查时期通知功能。

另外，在日本特开2003-036320号公报中记载了一种部件信息处理系统，其具备：将装置的可更换部件的运转状态作为积蓄运转信息来进行积蓄的积蓄单元、对表示可更换部件的工作限度的寿命信息进行存储的寿命信息存储单元、对表示可更换部件的预定期间的运转状态的期间运转信息进行存储的期间运转信息存储单元、基于期间运转信息、积蓄运转信息以及寿命信息来计算需要更换可更换部件的更换时期的更换时期计算单元、以及将计算出的更换时期输出的输出单元。

并且，在日本特开2002-123314号公报中记载了一种工厂设备维护的最优化系统，并且记载了该系统具备：(1)针对工厂设备材料的老化以高水平技术分析材料恶化、腐蚀倾向等来定量地进行评价，并且通过功能故障模式影响分析来对操作设备进行定量的评价的单元；(2)基于所述定量的评价来定量地确定维护部位的单元；(3)使用影响度评价手法来设定故障的发生频率和由该故障的发生所造成的影响度，将(频率×影响度)作为风险来进行评价的单元。

以往，很多时候如果对象部件的使用时间超过了预先决定的一定期间则视为该部件已恶化，随着各机械部件的恶化等作业者进行部件更换。但是，在这样的每隔一定期间来更换部件的做法中，实际上还存在将未继续恶化的部件也进行更换的情况，从而产生浪费。

另外，虽然还存在基于与恶化有关的阈值等条件，数值控制装置向外部(作业者等)输出用于促使更换部件的警告等做法，但是实际上存在直至部件达到寿命为止(直至不能使用为止)的时间(裕度时间)很短的情况。在这种情况下，即使在输出警告后操作者开始进行更换操作也有可能来不及(在更换操作完成前部件变得无法使用)，从而生产效率等可能大幅降低。日本特开2004-202624号公报以及日本特开2004-062276号公报所记载的技术并不进行这样的裕度期间的计算。

另外，日本特开2014-174680号公报所记载的技术是数值控制装置根据测定值来计算部件的检查周期并对外部进行通知的技术，但并不是进行上述裕度时间的计算、通知的技术。此外，日本特开2003-036320号公报所记载的技术是基于运转信息来进行寿命计算，而并非根据实际的部件状态来计算寿命，因此在实际的部件寿命大幅背离过去的寿命信息的情况下，难以在合适的时期进行部件更换。并且，日本特开2002-123314号公报所记载的技术是对工厂机器材料的恶化、腐蚀倾向等进行定量评价，由此确定维护部位并评价风险，但是也不是基于实际的部件状态来准确求出裕度时间。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种通过监视预防维护数据，能够准确求出直至部件达到寿命为止的裕度时间，并能够基于该裕度时间生成合适的维护计划的预防维护管理系统、单元控制装置以及预防维护管理方法。

为了实现上述目的，本申请发明的一个方式提供一种预防维护管理系统，其具备：至少1个机械、控制所述机械的至少1个机械控制装置、与所述机械控制装置可通信地连接的单元控制装置、以及与所述单元控制装置可通信地连接的上位计算机，所述单元控制装置具备：解析部，其以预定的周期对从所述机械控制装置接收到的所述机械的预防维护数据进行监视，基于监视的预防维护数据来检测与所述预防维护数据相关联的所述机械的部件的恶化，如果检测出所述恶化则基于所述预防维护数据来计算直至所述部件达到寿命为止的裕度时间；以及通知部，其将所述解析部计算出的裕度时间与表示检测出所述恶化的主旨的警告一起通知给所述上位计算机，所述上位计算机具备维护计划部，如果从所述单元控制装置接收到所述警告，则所述维护计划部基于所述裕度时间生成或更新包含所述部件的更换作业的维护计划。

在优选的实施方式中，构成为所述解析部在检测出所述恶化后也继续进行所述预防维护数据的监视，基于监视的预防维护数据进行所述裕度时间的再计算，所述通知部将所述解析部再计算出的裕度时间通知给所述上位计算机，所述维护计划部基于再计算出的裕度时间来更新所述维护计划。另外，在该情况下，所述解析部能够使检测出所述恶化后进行所述预防维护数据的监视时的周期随着所述预防维护数据的时间变化比例增大而减小。

本申请发明的另一形式提供一种单元控制装置，其能够与控制机械的机械控制装置进行通信，其具备解析部，该解析部以预定的周期对从所述机械控制装置接收到的所述机械的预防维护数据进行监视，基于监视的预防维护数据来检测与所述预防维护数据相关联的所述机械的部件的恶化，如果检测出所述恶化则基于所述预防维护数据来计算直至所述部件达到寿命为止的裕度时间。

在优选的实施方式中，所述单元控制装置还具有通知部，该通知部将所述解析部计算出的裕度时间与表示检测出所述恶化的主旨的警告一起通知给上位计算机，该上位计算机具备基于所述裕度时间生成或更新包含所述部件的更换作业的维护计划的维护计划部。

在优选的实施方式中，所述解析部在检测出所述恶化后也继续进行所述预防维护数据的监视，基于监视的预防维护数据来进行所述裕度时间的再计算。另外，在该情况下，所述解析部能够使检测出所述恶化后进行所述预防维护数据的监视时的周期，随着所述预防维护数据的时间变化比例增大而减小。

本申请发明的另一形式提供一种预防维护管理方法，其包含如下步骤：以预定的周期监视机械的预防维护数据；基于监视的预防维护数据，检测与所述预防维护数据相关联的机械的部件的恶化；如果检测出所述恶化，则基于所述预防维护数据来计算直至所述部件达到寿命为止的裕度时间；以及基于计算出的裕度时间，生成或更新包含所述部件的更换作业的维护计划。

在优选的实施方式中，上述预防维护管理方法包含如下步骤，在检测出所述恶化后也继续进行所述预防维护数据的监视，基于监视的预防维护数据来进行所述裕度时间的再计算。另外，在该情况下，可以使检测出所述恶化后继续进行所述预防维护数据的监视时的周期随着所述预防维护数据的时间变化比例增大而减小。

附图说明

通过一边参照附图一边说明下面的优选实施方式，本发明的上述或者其他的目的、特征以及优点会更加明确。

图1是表示本发明的优选实施方式的预防维护管理系统的概要结构的框图。

图2是表示图1的预防维护管理系统中的处理的一例的流程图。

图3是基于作为预防维护数据的一个例子的电池电压的测定数据来计算裕度时间的处理的一例的曲线图。

图4是用于说明基于作为预防维护数据的一个例子的电动机的绝缘电阻值的测定数据来计算裕度时间的处理的一例的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。图1是表示本发明的优选实施方式的预防维护管理系统10的概要结构的框图。预防维护管理系统10具备：单元16，其包含至少1个优选包含多个(在图示例子中为3个)机械12a、12b及12c以及用于控制机械12a、12b及12c的至少1个(通常与机械为相同数量)机械控制装置(数值控制装置)14a、14b及14c；单元控制装置(单元控制器)18，其构成为可与机械控制装置14a、14b及14c中的各个机械控制装置进行通信；以及上位计算机20，其构成为可与单元控制装置18通信。

单元14是用于执行预先决定的操作的多个机械的集合。另外，机械12a、12b及12c例如为机床、(多关节)机器人、制造机械等，各机械可以相同也可以彼此不同。

机械控制装置14a、14b及14c分别进行机械12a、12b及12c的动作控制，同时将在各个机械中测定出的预防维护数据发送至单元控制装置18。在此，预防维护数据中包含表示在各机械中需要以适当的频率进行更换或维护的部件的物理特性、性能的值，作为具体例子，举出了对各机械的轴或可动部进行驱动的电动机的绝缘电阻值、电池电压、冷却用风扇电动机的转速等随着部件的恶化而使值逐渐变化(多数情况下为降低)的数值。

此外，在本实施方式中，单元16可设置在制造产品的工厂等中，与此相对，单元控制装置18及上位计算机20可设置在与工厂不同的建筑物等中。在该情况下，单元控制装置18与机械控制装置14a、14b及14c能够经由内联网等网络(第1通信装置22)连接。另外，上位计算机20可设置在远离工厂的事务所等中。此时，上位计算机20能够经由互联网等网络(第2通信装置24)，与单元控制装置18可通信地连接。但这是一个例子，只要第1通信装置22能够将单元控制装置18与机械控制装置14a、14b及14c可通信地连接，哪种形式都可以，另外，只要第2通信装置24可将单元控制装置18与上位计算机20可通信地连接，则哪种形式也都可以。

单元控制装置18构成为控制单元16，具体而言，可以向机械控制装置14a、14b及14c发送指令，或者从机械控制装置14a、14b及14c分别取得机械12a、12b及12c的运转状态(还包含上述预防维护数据)。更详细地说，如图1所示，单元控制装置18具备：解析部26，其以预定的周期监视从各机械控制装置接收到的各机械的预防维护数据，基于监视的预防维护数据来检测与该预防维护数据相关的机械的部件(电池或电动机等)的恶化，若检测到该部件的恶化则基于预防维护数据来计算直至该部件达到寿命的裕度时间；以及通知部28，其将解析部26计算出的裕度时间与表示检测到恶化的警告一起通知给上位计算机20。

另外，单元控制装置18可以具有用于存储解析部26监视或分析的数据的存储器等存储部30。并且，单元控制装置18可以具有接受来自操作者或其他装置的输入的输入部32和对输入部32接受的信息或解析部26处理后的内容进行显示的显示器等显示部34。

上位计算机20例如为个人计算机，其基于从单元控制装置18接收到的警告和裕度时间，制定或生成部件更换等维护作业在裕度时间内完成的维护计划。更详细地说，如图1所示，上位计算机20具备维护计划部36，如果从单元控制装置18接收到检测出恶化的警告，则维护计划部36基于从单元控制装置18接收到的裕度时间，生成或者更新包含部件的更换作业的维护计划。另外，上位计算机20可以具有对维护计划部36生成或更新的维护计划等进行存储的存储器等存储部38。并且，上位计算机20可以具有：接受来自操作者或其他装置的输入的输入部40、以及对输入部40接受的信息或维护计划部36处理后的内容进行显示的显示器等显示部42。

图2主要是表示单元控制装置18中的处理流程的一例的流程图，图3是对基于预防维护数据(这里为电池电压)来计算裕度时间的处理的一例进行说明的图。首先，将单元控制装置18的存储部30等中保存的预防维护数据初始化(步骤s1)，将预防维护数据的测定周期设定为预先确定的初始测定周期(步骤s2)。在图3的例子中，初始测定周期相当于对电池为正常时(恶化开始前)的电池电压进行自动测定的周期t1，例如为24小时。

接着，按照在步骤s2中设定的每个初始测定周期或者后述的变更后的每个测定周期，测定预防维护数据(这里是各机械的电池电压)(步骤s3)。但是在此，在更换了预防维护数据的对象部件(这里为电池)(也就是说电池电压的测定值恢复为初始值)的情况下，处理返回到步骤s1(步骤s4)。

然后，在保存了测定数据后(步骤s5)，自动判别是否检测出电池恶化(步骤s6)。在图3的例子中，如该实线曲线图50所示，在电池电压的测定值v以超过了预先确定的容许值的程度小于初始值或者正常值v0时(例如，在低于相当于v0的90％的阈值v1时)，可判断为电池开始恶化。在电池电压的测定值为容许值以上时，返回步骤s3。

当在步骤s6中检测到电池恶化时(例如图3的时刻t1)，如图3的虚线曲线图52所例示，根据到目前为止的测定数据，自动求出表示电池电压今后变化的寿命预测函数(近似曲线)(步骤s7)，并自动计算从检测出恶化时到测定值下降至需要进行电池更换的需要更换电压v2为止(图3中为时刻t2)的裕度时间t2(步骤s8)。将这样求出的裕度时间与检测到恶化的警告一起从单元控制装置18自动发送至上位计算机20(步骤s9)。上位计算机20基于从单元控制装置18接收到的裕度时间，生成或制定决定了应何时进行单元14的各机械中的部件更换等的预防维护计划。

如图3所示，电池电压的测定值在恶化开始后具有急剧变化的倾向，因此优选在检测出恶化后使测定周期变化(变小)来继续进行电池电压的测定或监视(步骤s10→s3)，并自动进行裕度时间的重新计算(寿命预测函数的更新)。由此，上位计算机20在恶化开始后能够逐次从单元控制装置18接收更高精度的寿命预测函数，因此能够基于更准确的裕度时间生成或更新预防维护计划。

测定周期的变更可以通过操作者对单元控制装置18进行输入来进行，但是从进一步节省人力的观点出发，优选例如在上述步骤s7中，计算裕度时间，并且由单元控制装置18自动进行新的测定周期的计算。在预防维护数据的时间变化的程度越大时，希望使该测定周期越短，因此，例如可以考虑使用图3中的电池电压的测定值的时间变化比例(曲线图的斜度)越大则测定周期越短的函数，来进行测定周期的计算。例如在图3中在检测出恶化前每天进行1次电池电压的测定或监视，但是在检测出恶化后如12小时、8小时、4小时这样，根据虚线曲线图52的斜度逐渐缩短测定周期。

此外，寿命预测函数可以根据过去的测定数据等经验性地求出。但是，在本实施方式中，由于能够在检测出恶化后仍取得测定数据，并逐次更新寿命预测函数，因此即使在刚检测出恶化后所生成的寿命预测函数精度较低，但上位计算机20仍能够基于逐次更新的寿命预测函数(裕度时间)来更新维护计划，因此操作者基于不适当的维护计划来进行更换操作的可能性变得极小。

图4与图3类似，但是作为预防维护数据的另一个例子，是对自动测定表示机械的电动机绝缘恶化程度的绝缘电阻值r，并基于绝缘电阻值r计算裕度时间的处理的一例进行说明的曲线图。基本上，图4的例子除了将测定对象从电池电压变更为电动机绝缘电阻值，且与此相伴将上述的初始电压v0、用于检测恶化的阈值v1以及需要更换电压v2分别变更为初始电阻值r0、用于检测恶化的阈值r1以及需要更换电阻值r2这一点外，与图3相同。另外，更换对象部件在图3的例子中为电池，但是在图4的例子中为电动机。

作为本实施方式的变形例，也可以在图2的流程图中，将检测恶化的步骤s6，移动至将计算出的裕度时间等发送至上位计算机之后(步骤s9之后)。由此，即使在检测恶化前也能够进行裕度时间的计算，从而能够从更早期的阶段预先生成维护计划。

如上所述，单元控制装置18按照预定的时间周期从机械控制装置14a、14b及14c分别取得机械12a、12b及12c的预防维护数据，并对其进行监视，在根据监视的数据判断为与该数据相关联的部件存在恶化的征兆时，计算表示应到何时进行更换或维护操作的裕度时间，并将计算出的裕度时间与警告一起发送至上位计算机20。并且上位计算机20能够在已生成的维护计划中，进行已通知的裕度时间内的部件更换操作的追加或者更新。这样求出的裕度时间表示还包含部件的个体差异等的寿命，因此与目前那样一致地决定部件的更换周期的情况等相比，能够减少浪费。并且，能够完全自动地进行寿命的预测或基于此生成维护计划，因此操作者的负担也不会增加。因此根据本实施方式，通过维护计划生成的合理化与部件更换时期的优化，能够切实地进行没有浪费的预防维护。

此外，在本实施方式中，能够通过程序使计算机(在此为单元控制装置18或者上位计算机20)执行如下一连串的处理：按照预定的周期监视从机械控制装置14a、14b及14c接收到的机械12a、12b及12c的预防维护数据，基于监视的预防维护数据来检测与预防维护数据相关联的机械的部件的恶化，若检测出恶化则基于预防维护数据计算直至部件达到寿命为止的裕度时间，通知计算出的裕度时间和表示检测出恶化的警告。另外，能够将该程序记录在非临时性的记录介质中。

并且，能够通过程序使计算机执行上述那样一连串的处理，即，在检测出恶化后仍继续进行预防维护数据的监视，基于监视的预防维护数据来进行裕度时间的重新计算、或使检测出恶化后进行预防维护数据的监视时的周期随着预防维护数据的时间变化比例增大而减小，能够将这样的程序记录在非临时性的记录介质中。

根据本发明，能够根据基于监视的预防维护数据自动计算出的裕度时间，在合适的时期进行过去基于经过一定的使用时间来进行的部件更换，因此能够更切实且没有浪费地进行预防维护。