リスクベースの設備管理(3)技術知識基盤ツールの適用
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カテゴリ: 第2回
1.緒言
最近はリスク評価・診断技術・リモートセンシング・ 診断や保全作業、事故や修理の記録との参照など様々 な管理手法や部分最適な保全ツールが提供されている。 ところが、設備の保全・管理は、現有設備の故障・事 故防止のための信頼性の維持に置かれており、保全が 設備全体に占める位置付けが十分明確にされていない。保全は設備のライフサイクルの一環をなすもので、 設計から始まる特性実現を具現化した設備の信頼性を 維持するものである。即ち、ライフサイクルを踏まえ た設備管理は、設備が持つリスク特性を把握したうえで保全の処方を統制すると言う点に於いてでこそ意味 を持つ。また、結果として得られた知識を設備管理に 反映させることにより、設備のリスク低減、保全の効 率化へ還流させることが可能になる。そして、これを実現化するには、リスク情報の透明 化と共通認識が必要である。また、現存のリスク評価・ 診断技術・リモートセンシングなどのツールやそれら によって得られる診断結果、修理の記録データに加え、 設備の特性を有機的に評価して知識化し、関係者で容 易に利用できる仕組みを作ることが必要で、そのため には、設備管理に知識基盤ツールを導入・活用するこ とが極めて有効な手法になる。従来の保全を部分最適な戦術的、改善的な性格と考 えると、リスクベースの設備管理はそれらを包含して 位置づけられる戦略的、改革的な管理手法であり、そ れ故に保全の担当領域を凌駕した高次元の管理と言え る。本論文では、別に提唱された最適化保全のコンセ
プトに基づいて、技術知識基盤ツールを活用し、設備 管理をどのように実現していくかについて具体的な手 法について提言する。2. 設備管理の機能と知識基盤ツール2. 設備管理の機能と知識基盤ツール2.1 設備管理の位置づけ設備管理は単独で存在するのではない。設備は決っ た目的からプロセス構想を経て具体化され、それを実 現させるために設計という過程を経て形作られる。設 備管理は、そうして作られた設備の機能を目的に沿う ように維持していく保全を包含した管理である。そし て設備とそれを構成する部分には、設計の結果である 固有の特性を全て含んでいるので、その特性を取り込 むことで設備管理の基礎情報を把握することが出来る。 設備管理を切り口にした特性は次の3つである。 1 プロセス特性(Process Property)設備の使用条件に内在する危険性 2 機能特性(Equipment Function)設備が機能を停止した時に波及する危険性 3 設備特性(Equipment Property)設備が確保できている信頼性 設計の段階で、これらの特性の一部が既に埋め込ま れており、結果的に保全業務で確認する設備特性は設 備が完成するまでに得られる特性の評価を基に成り立 っている。これら特性は、設備のライフサイクルであ る設計から廃棄に至るまで連綿と連なっており、設備 の運転や環境条件によって変化していく。設備の保全 は、これらの特徴を理解した上で得られた評価格付け を基に行われるべきであり、それを保全の最適化と称 する。さらに、保全の過程で得た知識を還流して特性 の見直しを行ない、他設備や設計への水平展開を可能 とすることで設備や保全のスパイラルアップが可能に なり設備管理のサイクルを実現できる。Fig.1 に設備管 理機能の概念を示す。Process Property| Equip. FunctionEquip PropertyDesignConstructionWaintenanceFig-1 Total optimization scheme of plant management2.2 最適化設備管理の基本プロセス * 最適化設備管理の基本プロセスには次の項目があ1 顧客が望む設備の信頼性レベル(Reliability Required)を定量化するプロセス設備が負うプロセス条件の要求度、個々の設 備が受け持つべき役割を基に信頼性レベル(RR) を定量化して評価、決定する。 2 設備が保有している信頼性レベル(Reliability Available)を定量化するプロセス設備の壊れ易さを定量評価する。対象設備の 設備管理実績から個々の設備が保有する実際の 信頼性レベル(RA) を推定し決定する。 3 設備が保有している低下した信頼性レベル(RR) の回復方法を明確にするプロセス対象設備の設備管理実績を整理し、個々の設 備が保有する現在の信頼性をもとに再現する方法(設備管理処方)を決定する。 の保全費の低減化を提案するプロセス設備に必要な信頼性レベル(RR)と設備が保有 している信頼性(RA)を比較、保全費低減に挑戦する対象設備を選定して改良処方を決定する。 5改良処方を類似設備に展開する処方を策定する プロセス保全費低減への挑戦結果を RR の評価が高い 設備にも適用する改良処方を策定し展開する。1は設計段階で実施される。2は設備運用に入っ たあとの実績により確認される。また、3~5は個々 の設備の信頼性レベル(RR)を最も効果的に維持・復 活させるプロセスで、処方を最新化して設備管理に 適用し、得られた結果は新しい処方に取り込まれる。 また、設備寿命の予測精度の向上に有効な知見を取 得して2へ繋げ設備管理を高次元へとスパイラルア ップを図っていく(設備寿命予測の推論エンジン) プロセスを以って設備管理のサイクルが形成される。このように設備管理は基本的に RA≧RR の認識か ら始まっているので、従来の RA のアプローチのみで は保全の最適化は到達できないことが認識されよう。 保全の最適化には現有設備の信頼性を再現するため の設備管理指針、保全費の低減のための運営指針、寿 命予測のための推論エンジンが必要である。このため210にはそれら運用の前提となる保全管理密度へのツー ルが必要で、それには設備の持つ情報を集積、知識化 していくことが必要である。3. 技術知識基盤3.1 技術知識基盤の概念設備を設置し運用・保全していくプロセスで様々な 情報やデータが集積される。設備管理に必要な判断を していく中で、これらの情報やデータは経験や知見を 基に知識として加工され判断材料を提供している。従 って、形式が電子であるか紙であるかを問わず、図面 やリストにある情報やデータだけではなく、情報やデ ータを統合昇華して作り込んだ知識が特にリスクを意 識した設備管理に必要となる。 1. 知識は設備の信頼性レベルを定量化するプロセス 設計や基本設計時で使用しているが、図面や図書は設 備や検討結果の最終姿を表現したものであって、それ を作成するのに必要な配管材料のレーティングや基準 等の基礎情報、2.1 で記した特性などは、表現されてい ない。設備管理では、図面や図書に記された情報やデ ータと共にそれらを生成するために用いられた基礎情 報や特性を統合昇華して得られた広範囲の「知識」を 活用することが必要である。このような設備管理のた めの知識を統合化して蓄積されたものを技術知識基盤 (Technology Knowledge Infrastructure)と称する (Fig-2)。KnowledgeCategory of comprehensive knowledgeMerging of Data/InformationReflectionBasic information (oks/SID Praurty LauresData/InformationData/InformatiaData/Informationgiring anstructionparationStages thru total plat life maintenime)Fig-2 Concept of Knowledge Infrastructure* 従って、技術知識基盤が整備できれば、設備の管理 は、それを利用することで運転状況や保全のデータな どが容易に照合でき、信頼性の余裕(RA と RR の差)、 クリティカルポイントの摘出、運転条件の変更や、圧力などの変更などに対する範囲の表示や条件の変更の 情報提供が可能になり、後述するリスク評価の判断材 料を得ることができる。 各時点で発生する情報・データの一例を挙げる。 1設計時点~試運転段階(必要な設備信頼性レベル の定量化のプロセス) プロセス情報、設計情報、規格・基準、図面情報、 設備情、プロセス・機能特性の評価情報など 2運用段階 (実際の設備信頼性レベルの定量化のプ ロセス) 設備性能、事故・故障に関する予兆データなど 3保全段階(信頼性の再現明確化のプロセス)整備・復元の処方、劣化実績・変化データなど 4評価段階(保全費低減~改良処方のプロセス) 設備特性・設備管理処方の改訂版3.2 技術知識基盤ツール 技術知識基盤ツールは、設備の組立を制約自然言語 FNL(Formal Natural Language)の形で表現する知識記述 モデル GIM(General Information & Knowledge Model)である。弁HV001 が配管ラインの一部分であ り、パイプ PIPE003 に繋がっているという例では;HV001 is a part of P-S-001HV001 is_connected to PIPE003 と表現される。この表現は、弁 HV001 と配管ライン P-S-001、パイプ PIPE003 がオブジェクトであり、 is a part of や is_connected to の表現でそれらの関係を 表すオブジェクト指向の言語体系をとっている。その ため、このモデルは設備のどのような内容でも、理論 計算式でも表現することが出来る。実際には、データ はエクセルなどのリスト、P&I 線図やそれに対応した 3次元図面からは GIM-XML(eXtensible Markup Language) トランスレータを介して取り込むことが出 来る。そして何より重要なことはGIM/FNLは主語、述語、 目的語で構成される意味ネットワークモデルであり、 ハード・ソフトに依存しない、即ち陳腐化しないとい う最大の特徴がある。 - Fig3は、これらの情報をデータウェアハウスに登録 する仕組みを示す。211GN Data WarehouseReference libraryInstabesGWHL translatorOcle FlamOFKnowledgeDictioetyofrelated termirplayData SIDformationoPraes DataDesign Datat DataEaluti DataFig-3 Registration of data and information また、Fig.4 は GIM データウェアハウスに取り込 まれている知識情報を Web を介して提供する仕組み を示したものである。Milch serviceTreeVIEWSupportProperties Procris Fuusumint 「UR functionAssistto Deveiep MarruudliceEvaluationGIM DalwarehouseFig-4Web View of stored knowledge3.3 技術知識の登録 予め技術知識を取り込んでおく。都度用意するのは 不確定要因を生む原因になるからである。 1-1 設備の特性を規定する情報設計が開始される時点で技術情報の取り込みは可能 である。設備特有の設計条件や規格・基準さらには取 扱う物質の特性などの基礎情報と設備の仕様、P&ID など設計に係って発生したデータを取り込んでおく。 また、Table-1 のように設備構成ツリーを準備し、設備 の要素単位までのブレークダウンを行う。ツリーは求 める精度の向上に合わせて備蓄・細分化されて行く。Table-1Equipment Break down into PartsEquipament PurpStage-1 Stage-2 Body Stationary Casing Rotating Parts-faaralStage-3 1ST / Factor 」Body CasingRotating parts general ShaftShaft ImpellerTupeller Sealine geral Sealing-general Seal ringSeal ringSealing2 3要素の評価基準 設備特性・機能特性・プロセス特性を作成するために、評価ベースが必要である。例を示せば;・火災爆発危険性 圧力区分A100MpaB>20Mpa ・・・Dまで 温度区分A21,000°CB>600°C・・・・Dまで ・操作 A=爆発範囲での操作B=異常時爆発の可能性・・・・・ Dまで これは知識化を進めるに際してのプロシジャである が判断の基準は人様々であるから、基準の透明化の見 地から根拠を明確にするのが望ましいので共通化して 登録する。設備は固有の評価を持ち、評価のための基 盤情報は客観的な知識として予め準備されるが、評価 は当事者毎に異なるのであるから、この評価を決める に当たっては判断基準は当事者間で予め確認しておく ことが望ましい。なお、評価が A,B,C.D4段階で行わ れる意味は安易に中間の評価に流れぬようにするため の配慮である。また判断のプロセスは後述の知識化の アプローチで説明する。3.4 知識化のアプローチの表現 - 判断材料から想定される結果、換言すればその対応 策を提供するためのもので、情報を統合昇華して知識 化するアプローチを言う。判り易い例に喩えれば、「風が吹けば桶屋が儲かる」 のは因果関係を示す情報ではあるが、例えば腐食が進 行すれば(あるいはもっと上流で、このプロセス条件 であれば)破壊を引き起こすと言う場合に、どう因果 関係が連鎖するのかと言うことを意味する。この場合、Kaze_is_a_cause_of Hokori Hokori_makes Moujin Moujin_is_a_player_of Syamisen- と言う関係で表される。必要なオブジェクト、アソ シエーションの整備と登録によって、表現が可能にな り、これを GIM データウェアハウスに登録することで、 因果の繋がりを引き出すことが期待される。4. 実施例4.1 3要素の評価212APCVRaw materialVentTCVFCVCooling Water outletLCVCoolingwaterwater oReactoreffluentFig-5 Flow chart aroundExothermic reactor- Fig-5は、エチレンを原料にして発熱反応によりポリ エチレンを生成する設備の発熱反応槽まわりを簡単に 示したものである。この設備にはプロセスを安全に実 行するために各種の装置が装備されており、設備が破 壊した場合に高圧のエチレンの取扱に起因して生じる 危険性と、設備が機能を喪失したときに発生する波及 被害がそれぞれプロセス特性、機能特性として評価さ れる。そしてこれらの不安定要因に対して設備が有し ている設備自体の信頼性が設備特性として評価される。(1) 機能特性 例えば、Pumpは反応槽に冷却水を送っているので、 Pumpが停まれば反応槽は爆発する。また原料供給のFCV は故障すると除熱能力以上に原料が供給されて反応槽に 破壊危険が生じ、製品の品質も確保出来なくなる。この 時、Pump(含駆動用モータ)やFCVの損失性は、予め準備さ れている機器や評価指標を利用して次のTable-2のよう に評価される。ただし、ここでの評価A~Dは記述のよう にこれらの資料から一義的に定まるのではなく、知識化 アプローチにより、種々の知識を保有する人間系で評価 されることに特徴がある。こうして評価された結果はそ の設備対象の属性として保存される。Table-2 Potential Loss EvaluationEquipeentOutbreakPotential Loss evaluation Loss of ProductivitiesEnvironmental Damage Total Continue Output Resources Power Water Air Moise Sanitary Evaluation Run QualityBIDDEDIDADDI AUDI DODDED TDIA.Pep Albtor FCVまた、TAやTSが設置されていれば、たとえ、Pumpが停 止しても予備Pumpを駆動することで被害の発生を免れ ることが可能である。機能特性の評価はこのような理解 を含めて行われ、それらは切迫性と損失性を評価することで実施される。(2) プロセス特性 プロセス特性の評価は、取扱物質や取扱方法などに 係るプロセス固有の危険性の評価で、それらは予め設 定された人体有害性、環境阻害性、生産阻害性などに 係る危険性の程度の基準で評価することにより行われる。(3) 設備特性 現状での設備の信頼性の評価である。現状では、そ のために検査時の減肉調査などの情報が収集されリス クの大きさや起こり易さの判定に利用されている。こ のような現有技術によって収集された情報が蓄積され 評価に利用できる。例えば、定期点検で収集した保全データに基づいて 推定した平均寿命時間を代用特性として各機器要素に 適用されたり、故障原因や各種の採取データ、評価の 根拠が技術知識として保存される。4.2 設備管理への利用 * このようにして、全ての要素について各項目の調査 を行われ、最終的に3要素のリスク評価として纏めら れる。次の Table-3 は、その纏めの例であり、設備を 構成する機器の全てに亘って評価が記載されている。 記入項目は、技術知識の入力で記した項目は Tree View から引き出され、評価結果は作業の情報を保有してい るGIMデータウェアハウスから引き出すことにより行われる。Table-3Total risk evaluation sheetEvaluated ItemT-105 P1105 XY Column BTW PumpE-201 TIC-201 TIC-201 Remarks Reboiler TEProcess Property Fire/ExplosionBaterial ConditionPressOperationStorage Oty D Hazards for human D Environmental0-0-0-0-0-1Total Evaluation Equipment Property Potential Loss Productivity | Cont. Run QualitynmenterTable-4 は各設備要素毎に作成した保全業務の総括表 で、技術知識基盤の情報を要素機器毎に引き出し、規213定のフォーマットに纏めた例である。必要な保全業務 がトータル的な認識の下に全て集約され、それらが保 全担当だけでなく、関係各部門にも分担する設備管理 として過不足なく配分された処方箋になっている。設 備運用の評価や点検の処方が記載されていて、Web 上 で知ることが出来る。設備評価は、3要素でプロセス特性と機能特性は変 わらないが、設備特性は保全経歴により変化していく ので常に見直しが必要になり、絶えず最新の状態に維 持管理されなければならない。Table-4 Maintenance Prescription of EquipmentMaintenance Prescription of Equipment (Summary)DeviceSer. NoEquipment or DeviceRank of Evaluation Proces Equip | quip Property Property FunctionCRMCbetween CheckCheck sheet Mo.Causes of BreakoutMTBFBreskut PeasanRepair Work InstructionRoutine check & maintDecision of Check CycleRemarks:Items to be treatedIntervalsDetail InstructionDetail | Instruction No.Routine OperationResarks :Items to be followedFrequency SpeSpecific notable to Measures commonlythe equipment appliedMaintenance PatrolRemarks:Figs 6に設備の保全管理密度を示す。この評価は保 全担当責任者が具体的な運用指標を指示するのに使用 するもので保全の実績を経て評価を見直し、管理密度 Concentration Rate of Maintenance Consideration) Fit 配分の指標として利用される。また、そこに示される 設備特性の改善ではGIMデータ ウェアハウスから現存 の保全情報と乖離している項目を抽出、改善を図ると ともに、評価の低い設備を対象に設備の積極的な改良 を図り、改善情報を水平展開することが行われる。こ のようにして、保全のスパイラル的な改善が行えるよ うになり、運用実態は客観的情報として経営上層に届 けることができる。Importance in useCIDJB1BImportance in UseA B |c|D | 2A TA B B -CICEquipment PropertyCBCCDCDIDEquipment PropertyB tochtBC DVDFig- 6 Matrix to determine CRMC and Step toimprove maintenance without risk increasing5.結言リスクベースの設備管理は、何処を攻めるかという 戦略的な保全管理である。そのためには、設備や、絶 えず変化する保全を源とする膨大な知識をベースにし た共通の判断基準を基づく意思決定が必要になる。更 にこの成果をフィードバックして、設計での特性の反 映や、設備の長期にわたる維持・対策といった課題の 決を行ない、最適化保全による低コスト化と信頼性維 持を高次元で調和させた全体最適保全への移行が行わ なければならない。リスクベースの設備管理に適用する技術知識基盤 ツールは、その汎用性から活用範囲は非常に広いが、 最初は設備の特性の把握から初め、運用に馴染みなが ら徐々に領域を適用拡大していく方法が新しい文化を 導入する上で薦められる。参考文献 [1]玉木:設備保全の最適化とその手法、オートメーション、Vol.46,No.11 (2001.11) [2]玉木:設備運用のトータル最適化 (10 回連載)、オートメーション、日刊工業出版プロダクション、Vol.47,No.5~Vol.48,No.2 (2002.5~2003.2) [3]玉木: ビルメンテナンスの最適化を考える(3回連載)”、設備と管理、オーム社、第38 巻第9号~第11 号 (2004.9~11) [4]好永,太田ほか:仮想企業体ネットワーク、平成13 年度 IMS 研究成果報告会論文集(2001) [5]太田,好永ほか:技術情報基盤のための情報・知識記述モデル、平成 13 年度 IMS 研究成果報告会 論文集(2001)214“ “リスクベースの設備管理(3)技術知識基盤ツールの適用“ “川中 勉,Tsutomu KAWANAKA,玉木 悠二,Yuji TAMAKI,太田 吉美,Yoshimi OTA,好永 俊昭,Toshiaki YOSHINAGA
最近はリスク評価・診断技術・リモートセンシング・ 診断や保全作業、事故や修理の記録との参照など様々 な管理手法や部分最適な保全ツールが提供されている。 ところが、設備の保全・管理は、現有設備の故障・事 故防止のための信頼性の維持に置かれており、保全が 設備全体に占める位置付けが十分明確にされていない。保全は設備のライフサイクルの一環をなすもので、 設計から始まる特性実現を具現化した設備の信頼性を 維持するものである。即ち、ライフサイクルを踏まえ た設備管理は、設備が持つリスク特性を把握したうえで保全の処方を統制すると言う点に於いてでこそ意味 を持つ。また、結果として得られた知識を設備管理に 反映させることにより、設備のリスク低減、保全の効 率化へ還流させることが可能になる。そして、これを実現化するには、リスク情報の透明 化と共通認識が必要である。また、現存のリスク評価・ 診断技術・リモートセンシングなどのツールやそれら によって得られる診断結果、修理の記録データに加え、 設備の特性を有機的に評価して知識化し、関係者で容 易に利用できる仕組みを作ることが必要で、そのため には、設備管理に知識基盤ツールを導入・活用するこ とが極めて有効な手法になる。従来の保全を部分最適な戦術的、改善的な性格と考 えると、リスクベースの設備管理はそれらを包含して 位置づけられる戦略的、改革的な管理手法であり、そ れ故に保全の担当領域を凌駕した高次元の管理と言え る。本論文では、別に提唱された最適化保全のコンセ
プトに基づいて、技術知識基盤ツールを活用し、設備 管理をどのように実現していくかについて具体的な手 法について提言する。2. 設備管理の機能と知識基盤ツール2. 設備管理の機能と知識基盤ツール2.1 設備管理の位置づけ設備管理は単独で存在するのではない。設備は決っ た目的からプロセス構想を経て具体化され、それを実 現させるために設計という過程を経て形作られる。設 備管理は、そうして作られた設備の機能を目的に沿う ように維持していく保全を包含した管理である。そし て設備とそれを構成する部分には、設計の結果である 固有の特性を全て含んでいるので、その特性を取り込 むことで設備管理の基礎情報を把握することが出来る。 設備管理を切り口にした特性は次の3つである。 1 プロセス特性(Process Property)設備の使用条件に内在する危険性 2 機能特性(Equipment Function)設備が機能を停止した時に波及する危険性 3 設備特性(Equipment Property)設備が確保できている信頼性 設計の段階で、これらの特性の一部が既に埋め込ま れており、結果的に保全業務で確認する設備特性は設 備が完成するまでに得られる特性の評価を基に成り立 っている。これら特性は、設備のライフサイクルであ る設計から廃棄に至るまで連綿と連なっており、設備 の運転や環境条件によって変化していく。設備の保全 は、これらの特徴を理解した上で得られた評価格付け を基に行われるべきであり、それを保全の最適化と称 する。さらに、保全の過程で得た知識を還流して特性 の見直しを行ない、他設備や設計への水平展開を可能 とすることで設備や保全のスパイラルアップが可能に なり設備管理のサイクルを実現できる。Fig.1 に設備管 理機能の概念を示す。Process Property| Equip. FunctionEquip PropertyDesignConstructionWaintenanceFig-1 Total optimization scheme of plant management2.2 最適化設備管理の基本プロセス * 最適化設備管理の基本プロセスには次の項目があ1 顧客が望む設備の信頼性レベル(Reliability Required)を定量化するプロセス設備が負うプロセス条件の要求度、個々の設 備が受け持つべき役割を基に信頼性レベル(RR) を定量化して評価、決定する。 2 設備が保有している信頼性レベル(Reliability Available)を定量化するプロセス設備の壊れ易さを定量評価する。対象設備の 設備管理実績から個々の設備が保有する実際の 信頼性レベル(RA) を推定し決定する。 3 設備が保有している低下した信頼性レベル(RR) の回復方法を明確にするプロセス対象設備の設備管理実績を整理し、個々の設 備が保有する現在の信頼性をもとに再現する方法(設備管理処方)を決定する。 の保全費の低減化を提案するプロセス設備に必要な信頼性レベル(RR)と設備が保有 している信頼性(RA)を比較、保全費低減に挑戦する対象設備を選定して改良処方を決定する。 5改良処方を類似設備に展開する処方を策定する プロセス保全費低減への挑戦結果を RR の評価が高い 設備にも適用する改良処方を策定し展開する。1は設計段階で実施される。2は設備運用に入っ たあとの実績により確認される。また、3~5は個々 の設備の信頼性レベル(RR)を最も効果的に維持・復 活させるプロセスで、処方を最新化して設備管理に 適用し、得られた結果は新しい処方に取り込まれる。 また、設備寿命の予測精度の向上に有効な知見を取 得して2へ繋げ設備管理を高次元へとスパイラルア ップを図っていく(設備寿命予測の推論エンジン) プロセスを以って設備管理のサイクルが形成される。このように設備管理は基本的に RA≧RR の認識か ら始まっているので、従来の RA のアプローチのみで は保全の最適化は到達できないことが認識されよう。 保全の最適化には現有設備の信頼性を再現するため の設備管理指針、保全費の低減のための運営指針、寿 命予測のための推論エンジンが必要である。このため210にはそれら運用の前提となる保全管理密度へのツー ルが必要で、それには設備の持つ情報を集積、知識化 していくことが必要である。3. 技術知識基盤3.1 技術知識基盤の概念設備を設置し運用・保全していくプロセスで様々な 情報やデータが集積される。設備管理に必要な判断を していく中で、これらの情報やデータは経験や知見を 基に知識として加工され判断材料を提供している。従 って、形式が電子であるか紙であるかを問わず、図面 やリストにある情報やデータだけではなく、情報やデ ータを統合昇華して作り込んだ知識が特にリスクを意 識した設備管理に必要となる。 1. 知識は設備の信頼性レベルを定量化するプロセス 設計や基本設計時で使用しているが、図面や図書は設 備や検討結果の最終姿を表現したものであって、それ を作成するのに必要な配管材料のレーティングや基準 等の基礎情報、2.1 で記した特性などは、表現されてい ない。設備管理では、図面や図書に記された情報やデ ータと共にそれらを生成するために用いられた基礎情 報や特性を統合昇華して得られた広範囲の「知識」を 活用することが必要である。このような設備管理のた めの知識を統合化して蓄積されたものを技術知識基盤 (Technology Knowledge Infrastructure)と称する (Fig-2)。KnowledgeCategory of comprehensive knowledgeMerging of Data/InformationReflectionBasic information (oks/SID Praurty LauresData/InformationData/InformatiaData/Informationgiring anstructionparationStages thru total plat life maintenime)Fig-2 Concept of Knowledge Infrastructure* 従って、技術知識基盤が整備できれば、設備の管理 は、それを利用することで運転状況や保全のデータな どが容易に照合でき、信頼性の余裕(RA と RR の差)、 クリティカルポイントの摘出、運転条件の変更や、圧力などの変更などに対する範囲の表示や条件の変更の 情報提供が可能になり、後述するリスク評価の判断材 料を得ることができる。 各時点で発生する情報・データの一例を挙げる。 1設計時点~試運転段階(必要な設備信頼性レベル の定量化のプロセス) プロセス情報、設計情報、規格・基準、図面情報、 設備情、プロセス・機能特性の評価情報など 2運用段階 (実際の設備信頼性レベルの定量化のプ ロセス) 設備性能、事故・故障に関する予兆データなど 3保全段階(信頼性の再現明確化のプロセス)整備・復元の処方、劣化実績・変化データなど 4評価段階(保全費低減~改良処方のプロセス) 設備特性・設備管理処方の改訂版3.2 技術知識基盤ツール 技術知識基盤ツールは、設備の組立を制約自然言語 FNL(Formal Natural Language)の形で表現する知識記述 モデル GIM(General Information & Knowledge Model)である。弁HV001 が配管ラインの一部分であ り、パイプ PIPE003 に繋がっているという例では;HV001 is a part of P-S-001HV001 is_connected to PIPE003 と表現される。この表現は、弁 HV001 と配管ライン P-S-001、パイプ PIPE003 がオブジェクトであり、 is a part of や is_connected to の表現でそれらの関係を 表すオブジェクト指向の言語体系をとっている。その ため、このモデルは設備のどのような内容でも、理論 計算式でも表現することが出来る。実際には、データ はエクセルなどのリスト、P&I 線図やそれに対応した 3次元図面からは GIM-XML(eXtensible Markup Language) トランスレータを介して取り込むことが出 来る。そして何より重要なことはGIM/FNLは主語、述語、 目的語で構成される意味ネットワークモデルであり、 ハード・ソフトに依存しない、即ち陳腐化しないとい う最大の特徴がある。 - Fig3は、これらの情報をデータウェアハウスに登録 する仕組みを示す。211GN Data WarehouseReference libraryInstabesGWHL translatorOcle FlamOFKnowledgeDictioetyofrelated termirplayData SIDformationoPraes DataDesign Datat DataEaluti DataFig-3 Registration of data and information また、Fig.4 は GIM データウェアハウスに取り込 まれている知識情報を Web を介して提供する仕組み を示したものである。Milch serviceTreeVIEWSupportProperties Procris Fuusumint 「UR functionAssistto Deveiep MarruudliceEvaluationGIM DalwarehouseFig-4Web View of stored knowledge3.3 技術知識の登録 予め技術知識を取り込んでおく。都度用意するのは 不確定要因を生む原因になるからである。 1-1 設備の特性を規定する情報設計が開始される時点で技術情報の取り込みは可能 である。設備特有の設計条件や規格・基準さらには取 扱う物質の特性などの基礎情報と設備の仕様、P&ID など設計に係って発生したデータを取り込んでおく。 また、Table-1 のように設備構成ツリーを準備し、設備 の要素単位までのブレークダウンを行う。ツリーは求 める精度の向上に合わせて備蓄・細分化されて行く。Table-1Equipment Break down into PartsEquipament PurpStage-1 Stage-2 Body Stationary Casing Rotating Parts-faaralStage-3 1ST / Factor 」Body CasingRotating parts general ShaftShaft ImpellerTupeller Sealine geral Sealing-general Seal ringSeal ringSealing2 3要素の評価基準 設備特性・機能特性・プロセス特性を作成するために、評価ベースが必要である。例を示せば;・火災爆発危険性 圧力区分A100MpaB>20Mpa ・・・Dまで 温度区分A21,000°CB>600°C・・・・Dまで ・操作 A=爆発範囲での操作B=異常時爆発の可能性・・・・・ Dまで これは知識化を進めるに際してのプロシジャである が判断の基準は人様々であるから、基準の透明化の見 地から根拠を明確にするのが望ましいので共通化して 登録する。設備は固有の評価を持ち、評価のための基 盤情報は客観的な知識として予め準備されるが、評価 は当事者毎に異なるのであるから、この評価を決める に当たっては判断基準は当事者間で予め確認しておく ことが望ましい。なお、評価が A,B,C.D4段階で行わ れる意味は安易に中間の評価に流れぬようにするため の配慮である。また判断のプロセスは後述の知識化の アプローチで説明する。3.4 知識化のアプローチの表現 - 判断材料から想定される結果、換言すればその対応 策を提供するためのもので、情報を統合昇華して知識 化するアプローチを言う。判り易い例に喩えれば、「風が吹けば桶屋が儲かる」 のは因果関係を示す情報ではあるが、例えば腐食が進 行すれば(あるいはもっと上流で、このプロセス条件 であれば)破壊を引き起こすと言う場合に、どう因果 関係が連鎖するのかと言うことを意味する。この場合、Kaze_is_a_cause_of Hokori Hokori_makes Moujin Moujin_is_a_player_of Syamisen- と言う関係で表される。必要なオブジェクト、アソ シエーションの整備と登録によって、表現が可能にな り、これを GIM データウェアハウスに登録することで、 因果の繋がりを引き出すことが期待される。4. 実施例4.1 3要素の評価212APCVRaw materialVentTCVFCVCooling Water outletLCVCoolingwaterwater oReactoreffluentFig-5 Flow chart aroundExothermic reactor- Fig-5は、エチレンを原料にして発熱反応によりポリ エチレンを生成する設備の発熱反応槽まわりを簡単に 示したものである。この設備にはプロセスを安全に実 行するために各種の装置が装備されており、設備が破 壊した場合に高圧のエチレンの取扱に起因して生じる 危険性と、設備が機能を喪失したときに発生する波及 被害がそれぞれプロセス特性、機能特性として評価さ れる。そしてこれらの不安定要因に対して設備が有し ている設備自体の信頼性が設備特性として評価される。(1) 機能特性 例えば、Pumpは反応槽に冷却水を送っているので、 Pumpが停まれば反応槽は爆発する。また原料供給のFCV は故障すると除熱能力以上に原料が供給されて反応槽に 破壊危険が生じ、製品の品質も確保出来なくなる。この 時、Pump(含駆動用モータ)やFCVの損失性は、予め準備さ れている機器や評価指標を利用して次のTable-2のよう に評価される。ただし、ここでの評価A~Dは記述のよう にこれらの資料から一義的に定まるのではなく、知識化 アプローチにより、種々の知識を保有する人間系で評価 されることに特徴がある。こうして評価された結果はそ の設備対象の属性として保存される。Table-2 Potential Loss EvaluationEquipeentOutbreakPotential Loss evaluation Loss of ProductivitiesEnvironmental Damage Total Continue Output Resources Power Water Air Moise Sanitary Evaluation Run QualityBIDDEDIDADDI AUDI DODDED TDIA.Pep Albtor FCVまた、TAやTSが設置されていれば、たとえ、Pumpが停 止しても予備Pumpを駆動することで被害の発生を免れ ることが可能である。機能特性の評価はこのような理解 を含めて行われ、それらは切迫性と損失性を評価することで実施される。(2) プロセス特性 プロセス特性の評価は、取扱物質や取扱方法などに 係るプロセス固有の危険性の評価で、それらは予め設 定された人体有害性、環境阻害性、生産阻害性などに 係る危険性の程度の基準で評価することにより行われる。(3) 設備特性 現状での設備の信頼性の評価である。現状では、そ のために検査時の減肉調査などの情報が収集されリス クの大きさや起こり易さの判定に利用されている。こ のような現有技術によって収集された情報が蓄積され 評価に利用できる。例えば、定期点検で収集した保全データに基づいて 推定した平均寿命時間を代用特性として各機器要素に 適用されたり、故障原因や各種の採取データ、評価の 根拠が技術知識として保存される。4.2 設備管理への利用 * このようにして、全ての要素について各項目の調査 を行われ、最終的に3要素のリスク評価として纏めら れる。次の Table-3 は、その纏めの例であり、設備を 構成する機器の全てに亘って評価が記載されている。 記入項目は、技術知識の入力で記した項目は Tree View から引き出され、評価結果は作業の情報を保有してい るGIMデータウェアハウスから引き出すことにより行われる。Table-3Total risk evaluation sheetEvaluated ItemT-105 P1105 XY Column BTW PumpE-201 TIC-201 TIC-201 Remarks Reboiler TEProcess Property Fire/ExplosionBaterial ConditionPressOperationStorage Oty D Hazards for human D Environmental0-0-0-0-0-1Total Evaluation Equipment Property Potential Loss Productivity | Cont. Run QualitynmenterTable-4 は各設備要素毎に作成した保全業務の総括表 で、技術知識基盤の情報を要素機器毎に引き出し、規213定のフォーマットに纏めた例である。必要な保全業務 がトータル的な認識の下に全て集約され、それらが保 全担当だけでなく、関係各部門にも分担する設備管理 として過不足なく配分された処方箋になっている。設 備運用の評価や点検の処方が記載されていて、Web 上 で知ることが出来る。設備評価は、3要素でプロセス特性と機能特性は変 わらないが、設備特性は保全経歴により変化していく ので常に見直しが必要になり、絶えず最新の状態に維 持管理されなければならない。Table-4 Maintenance Prescription of EquipmentMaintenance Prescription of Equipment (Summary)DeviceSer. NoEquipment or DeviceRank of Evaluation Proces Equip | quip Property Property FunctionCRMCbetween CheckCheck sheet Mo.Causes of BreakoutMTBFBreskut PeasanRepair Work InstructionRoutine check & maintDecision of Check CycleRemarks:Items to be treatedIntervalsDetail InstructionDetail | Instruction No.Routine OperationResarks :Items to be followedFrequency SpeSpecific notable to Measures commonlythe equipment appliedMaintenance PatrolRemarks:Figs 6に設備の保全管理密度を示す。この評価は保 全担当責任者が具体的な運用指標を指示するのに使用 するもので保全の実績を経て評価を見直し、管理密度 Concentration Rate of Maintenance Consideration) Fit 配分の指標として利用される。また、そこに示される 設備特性の改善ではGIMデータ ウェアハウスから現存 の保全情報と乖離している項目を抽出、改善を図ると ともに、評価の低い設備を対象に設備の積極的な改良 を図り、改善情報を水平展開することが行われる。こ のようにして、保全のスパイラル的な改善が行えるよ うになり、運用実態は客観的情報として経営上層に届 けることができる。Importance in useCIDJB1BImportance in UseA B |c|D | 2A TA B B -CICEquipment PropertyCBCCDCDIDEquipment PropertyB tochtBC DVDFig- 6 Matrix to determine CRMC and Step toimprove maintenance without risk increasing5.結言リスクベースの設備管理は、何処を攻めるかという 戦略的な保全管理である。そのためには、設備や、絶 えず変化する保全を源とする膨大な知識をベースにし た共通の判断基準を基づく意思決定が必要になる。更 にこの成果をフィードバックして、設計での特性の反 映や、設備の長期にわたる維持・対策といった課題の 決を行ない、最適化保全による低コスト化と信頼性維 持を高次元で調和させた全体最適保全への移行が行わ なければならない。リスクベースの設備管理に適用する技術知識基盤 ツールは、その汎用性から活用範囲は非常に広いが、 最初は設備の特性の把握から初め、運用に馴染みなが ら徐々に領域を適用拡大していく方法が新しい文化を 導入する上で薦められる。参考文献 [1]玉木:設備保全の最適化とその手法、オートメーション、Vol.46,No.11 (2001.11) [2]玉木:設備運用のトータル最適化 (10 回連載)、オートメーション、日刊工業出版プロダクション、Vol.47,No.5~Vol.48,No.2 (2002.5~2003.2) [3]玉木: ビルメンテナンスの最適化を考える(3回連載)”、設備と管理、オーム社、第38 巻第9号~第11 号 (2004.9~11) [4]好永,太田ほか:仮想企業体ネットワーク、平成13 年度 IMS 研究成果報告会論文集(2001) [5]太田,好永ほか:技術情報基盤のための情報・知識記述モデル、平成 13 年度 IMS 研究成果報告会 論文集(2001)214“ “リスクベースの設備管理(3)技術知識基盤ツールの適用“ “川中 勉,Tsutomu KAWANAKA,玉木 悠二,Yuji TAMAKI,太田 吉美,Yoshimi OTA,好永 俊昭,Toshiaki YOSHINAGA