JP6416635B2

JP6416635B2 - メンテナンス順序決定装置およびメンテナンス順序決定方法

Info

Publication number: JP6416635B2
Application number: JP2015009395A
Authority: JP
Inventors: 正浩外間
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: JP2016134071A

Description

本発明は、メンテナンス順序決定装置およびメンテナンス順序決定方法に関する。

広域かつ大量に配置されている設備（例えば、通信設備等）については、設備の設置年数等の情報をもとに保守要員が定期的に設備の設置箇所に行き、メンテナンスを行うのが一般的である。

設備の機能維持にかかるコストを削減し、設備の劣化や故障等による機能損耗や事故等の発生といったリスクを減少させるため、設備のメンテナンスを効率よく行い、メンテナンス未実施の設備数を早期に低減させることが重要である。ここで広域かつ大量に配置されている設備について、メンテナンス未実施の設備数を早期に低減させるためには、単位時間当たりのメンテナンス実施済み設備数を増やすような順番でメンテナンスすることが有効となる。このため、例えば、エリアごとの設備数の情報を活用し、設備密度が高いエリアから優先的にメンテナンスしていく方法が考えられる。

杉浦章介他、「人文地理学―その主題と課題―」、慶應義塾大学出版会、pp.127-129、2005.

しかし、この方法では、同じ設備密度のエリアでもエリア内に設備が均一に分散している場合と、エリア内のある部分に集中している場合とでメンテナンスに要する総移動距離は異なり、実質的な稼働量に差が出ることになる。

このことを、図５を用いて説明する。例えば、図５に示すように、エリアＡ，Ｂそれぞれの面積と設備数とが同じ場合において、エリアＡはエリア内に設備がほぼ均一に分散し、エリアＢはエリア内のある部分に集中しているとき、メンテナンスに要する総移動距離はエリアＢの方が短くなる。

このように、同じ設備密度のエリアであったとしてもメンテナンスに要する総移動距離に差が生じる。そのため、上記の設備密度が高いエリアから優先的にメンテナンスしていく方法では、設備のメンテナンスの効率は必ずしもよくなく、その結果、メンテナンス未実施の設備数を早期に低減させることができない場合がある。

そこで本発明は、前記した問題を解決し、広域に配置された設備について、設備のメンテナンスの効率を向上させるようなメンテナンス順序を決定することを課題とする。

前記した課題を解決するため、設備のメンテナンスの対象となるエリアについて、どのエリアから順にメンテナンスするかを示すメンテナンス順序を決定するメンテナンス順序決定装置であって、各エリアの設置密度および設備間の距離に基づき、エリアごとに、当該エリア内の設備間の集密あるいは拡散の度合いを示す最近隣測度を計算し、各エリアの設備間の最近隣測度の理論的な最大値から当該エリアの設備間の最近隣測度を減じた値である逆最近隣測度を計算し、当該エリアの設備密度を、当該エリアの逆最近隣測度の値で重み付けをした値である集密設備密度を計算する計算部と、前記集密設備密度の値の高いエリアほどメンテナンス順を早い順としたメンテナンス順序を決定する順序決定部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、広域に配置された設備について、設備のメンテナンスの効率を向上させるようなメンテナンス順序を決定することができる。

図１は、メンテナンス順序決定装置の構成例を示す図である。図２は、メンテナンス順序決定装置の処理手順を示すフローチャートである。図３は、メンテナンス順序決定装置による計算例を示すグラフである。図４は、メンテナンス順序決定プログラムを実行するコンピュータを示す図である。図５は、設備の配置例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。なお、本発明は本実施形態に限定されない。

図１を用いて、本実施形態のメンテナンス順序決定装置１０の構成例を説明する。なお、ここでのメンテナンスの対象となるのは、例えば、インフラストラクチャ設備に代表されるような、広域に多数配置される設備である。メンテナンス順序決定装置１０は、メンテナンスの対象となる設備を有する各エリアについて、どのエリアからメンテナンスするか決定する装置であり、入力部１１と、設備データ記憶部１２と、制御部１３と、出力部１４とを備える。

入力部１１は、設備の設置位置や地図情報、メンテナンス順序を決定する際に用いる各種パラメータ等の入力を受け付けるインタフェースである。

設備データ記憶部１２は、メンテナンスの対象となる設備に関する各種データ（設備データ）を記憶する。設備データは、例えば、前記した設備の設置位置や、地図情報等である。

制御部１３は、メンテナンス順序決定装置１０全体の制御を司り、パラメータ設定部１３１と、計算部１３２と、順序決定部１３６とを備える。破線で示す効率評価部（評価部）１３７と、計算結果記録部１３８とは装備される場合と装備されない場合とがあり、装備される場合については後記する。

出力部１４は、順序決定部１３６により決定されたメンテナンス順序等、制御部１３による計算結果を出力する。

次に、制御部１３を詳細に説明する。パラメータ設定部１３１は、入力部１１からの指示入力に基づき、計算部１３２が各種計算に用いるパラメータの設定を行う。例えば、パラメータ設定部１３１は、計算部１３２が計算対象とする設備や、地図上の範囲や、エリアの区分の設定等を行う。

計算部１３２は、最近隣測度計算部１３３と、逆最近隣測度計算部１３４と、集密設備密度計算部１３５とを備える。

最近隣測度計算部１３３は、設備データ記憶部１２から読み出した設備の設置位置や、パラメータ設定部１３１で設定されたエリアの区分等から、エリアごとの設備の設置密度や、設備間の距離を計算する。そして、最近隣測度計算部１３３は、エリアごとの設置密度および設備間の距離に基づき、各エリアの設備の集密あるいは拡散の度合いを示す最近隣測度（Ｒ）を計算する。最近隣測度（Ｒ）は、以下の式（１）により計算される。

式（１）におけるｄは各設備から最も近い設備までの直線距離（最短距離）を、Ｎはエリアに含まれる設備数を、Ｐはエリアにおける設備密度を表す。

式（１）により計算される最近隣測度（Ｒ）は、最小値「０」から理論上の最大値「２．１４９」の間の値をとり、Ｒ≒１のときランダム分布、Ｒ＜１のとき集密分布、Ｒ＞１のとき拡散分布と判断される。また、Ｒ＝１から離れるほど、集密あるいは拡散の度合いが強いとみなされる。この最近隣測度（Ｒ）は値が小さいほど集密していることを表す。メンテナンス効率の観点からは、次の設備への移動距離が短いほど、すなわち最近隣測度（Ｒ）が小さいほどメンテナンス効率がよいことになる。一方、設備密度（Ｐ）は、その値が大きいほどエリアあたりに含まれる設備数が多いことを表し、メンテナンス効率の観点からは設備密度（Ｐ）が大きいほどメンテナンス効率がよいことになる。よって、この２つの指標値の大小は、設備メンテナンスの効率化の観点からは逆の意味を持つことになる。

そこで、逆最近隣測度計算部１３４は、最近隣測度計算部１３３により計算された最近隣測度（Ｒ）の値が大きいほど小さくなるような値に変換する。例えば、逆最近隣測度計算部１３４は、最近隣測度計算部１３３により計算された最近隣測度（Ｒ）の値を式（２）により逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）に変換する。このように逆最近隣測度計算部１３４が、各エリアの設備の最近隣測度の最大値（Ｒ_ｍａｘ）と、エリアの設備の最近隣測度（Ｒ）との差を逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）とすることで、各エリアの設備の最近隣測度（Ｒ）を各エリアの最近隣測度（Ｒ）間の相対的な距離関係を保ったまま、逆順とした値に変換することができる。

上記の式（２）におけるＲ_ｍａｘは最近隣測度（Ｒ）の最大値を表す。なお、Ｒ_ｍａｘは、最近隣測度計算部１３３が計算した各エリアの最近隣測度（Ｒ）のうち、最大の値を用いてもよいし、最近隣測度（Ｒ）の理論的な最大値である「２．１４９」を用いてもよい。

この逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）および設備密度（Ｐ）は、ともに値が大きいほど、メンテナンス効率化にとって有利であることを表すこととなる。このように逆最近隣測度計算部１３４が、各エリアの最近隣測度（Ｒ）間の相対的な距離関係を保ったまま値の大小を逆転した逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）を計算することにより、後記する設備密度（Ｐ）への重み付けを行いやすくなる。

なお、逆最近隣測度計算部１３４は、逆最近隣測度（Ｒｒ）として、最近隣測度（Ｒ）の逆数（１／最近隣測度（Ｒ））を用いてもよいが、上記の式（２）により求めた逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）の方が、各エリアの最近隣測度（Ｒ）間の相対的な距離関係を保ったまま大小を逆転した値となっている。したがって、集密設備密度計算部１３５が、集密設備密度（Ｐ_ｗ）を計算する際、上記の式（２）により求めた逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）を用いることで、各エリアの最近隣測度（Ｒ）間の相対的な距離関係を反映した集密設備密度（Ｐ_ｗ）を得ることができる。

次に、集密設備密度計算部１３５は、エリアごとに、当該エリアの設備密度（Ｐ）を逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）で重みづけした値である集密設備密度（Ｐ_ｗ）を計算する。例えば、集密設備密度計算部１３５は、以下の式（３）により、集密設備密度（Ｐ_ｗ）を計算する。

次に、順序決定部１３６は、各エリアを、集密設備密度計算部１３５で計算された各エリアの集密設備密度（Ｐ_ｗ）の降順（大きい値から小さい値の順）に並べたものをメンテナンス順序として決定する。つまり、集密設備密度（Ｐ_ｗ）の高いエリアほどメンテナンス順を先にするようエリアのメンテナンス順序を決定する。そして、順序決定部１３６は、決定したメンテナンス順序を出力部１４経由で出力する。

このようにすることで、メンテナンス順序決定装置１０は、広域に配置された設備について、設備のメンテナンスの効率を向上させるメンテナンス順序を決定することができる。

次に、図２を用いて、メンテナンス順序決定装置１０によるメンテナンス順序決定手順を説明する。なお、パラメータ設定部１３１による計算部１３２の計算用のパラメータの設定は事前に行われているものとする。

まず、最近隣測度計算部１３３は、設備データ記憶部１２から設備データを読み込む（Ｓ１）。そして、最近隣測度計算部１３３は、読み込んだ設備データに含まれる設備の設置位置や地図情報、パラメータ設定部１３１で設定されたエリアの区分等を用いて、単位エリアの設定を行う（Ｓ２）。

次に、最近隣測度計算部１３３は、読み込んだ設備データに含まれる設備の設置位置、Ｓ２で設定した単位エリアの情報から、エリアごとの設備の設置密度および設備間の距離を計算し、計算したエリアごとの設備の設置密度および設備間の距離に基づき、各エリアの設備の最近隣測度（Ｒ）を計算する（Ｓ３）。

次に、逆最近隣測度計算部１３４は、最近隣測度計算部１３３により計算された各エリアの最近隣測度（Ｒ）について逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）を計算する（Ｓ４）。

そして、集密設備密度計算部１３５は、エリアごとに、当該エリアの設備密度（Ｐ）を逆最近隣測度（Ｒ_ｒ）で重みづけした値である集密設備密度（Ｐ_ｗ）を計算する（Ｓ５）。

次に、順序決定部１３６は、集密設備密度計算部１３５で計算された各エリアの集密設備密度（Ｐ_ｗ）に基づきメンテナンス順序の決定を行う（Ｓ６）。例えば、順序決定部１３６は、集密設備密度計算部１３５で計算された各エリアの集密設備密度（Ｐ_ｗ）を降順（大きい値から小さい値の順）に並べたものをメンテナンス順序として決定する。そして、順序決定部１３６は、決定したメンテナンス順序を出力部１４経由で出力する。

このようにすることで、メンテナンス順序決定装置１０は、広域に配置された設備について、メンテナンス未実施の設備数を早期に低減させるようなメンテナンス順を決定することができる。その結果、広域に配置された設備について、メンテナンスの効率を向上させ、また、対象設備の劣化や故障、およびこれらを原因とするシステムとしての機能不全のリスクを低減させることができる。

（その他の実施形態）
なお、メンテナンス順序決定装置１０は、図１に示す効率評価部１３７と、計算結果記録部１３８とをさらに備えていてもよい。

効率評価部１３７は、順序決定部１３６により決定されたメンテナンス順序に従い、各エリアの設備のメンテナンスを実行した場合のメンテナンス効率を評価する。例えば、効率評価部１３７は、順序決定部１３６により決定されたメンテナンス順序に従いメンテナンスを実行した場合の移動時間に対するメンテナンス済み設備数を計算する。例えば、決定されたメンテナンス順序でメンテナンスを実行すると、累積移動時間に対しメンテナンス未実施の設備数がどの程度減っていくかを計算する。

また、効率評価部１３７は、他の方法によるメンテナンス順序（例えば、設備密度（Ｐ）が高いエリア順やエリアのＩＤの昇順等）でメンテナンスを実行した場合についても、同様に、累積移動時間に対しメンテナンス未実施の設備数がどの程度減っていくかを計算する。そして、効率評価部１３７は、両者の値を比較する。そして、その比較結果を出力部１４経由で出力したり、計算結果記録部１３８により記憶部（図示省略）の所定領域に記録したりする。

なお、効率評価部１３７は上記の比較結果の他、それぞれのメンテナンス順序でメンテナンスを実行した場合の様々な統計情報を出力部１４経由で出力してもよい。また、これらの情報をグラフ等に変換して出力部１４経由で出力してもよい。

計算結果記録部１３８は、上記の比較結果や、上記の各メンテナンス順序でメンテナンスを実行した場合の様々な統計情報を記憶部（図示省略）に記録する。

このように、効率評価部１３７が、各エリアの集密設備密度（Ｐ_ｗ）に基づくメンテナンス順序でメンテナンスを実行した場合と他のメンテナンス順序でメンテナンスを実行した場合とでメンテナンス効率の比較を行うことで、メンテナンス順序決定装置１０のユーザは、どのメンテナンス順序でメンテナンスを実行すべきかの判断をしやすくなる。例えば、効率評価部１３７による比較の結果、各エリアの集密設備密度（Ｐ_ｗ）に基づくメンテナンス順序でメンテナンスを実行した場合と、エリアのＩＤの昇順でメンテナンスを実行した場合とで、累積移動時間に対するメンテナンス未実施の設備数の減少の割合にあまり差がなかった場合、エリアのＩＤの昇順でメンテナンスを実行する等の判断をすることもできる。

（計算例）
次に、計算部１３２による計算例を示す。ここでは、計算部１３２は、ある県内に分散配置された設備（ここでは電柱）を対象とし、当該設備が配置された地域を単位エリアに区切った後、各エリアのメンテナンス順を決定した。そして、その決定したメンテナンス順序に従いメンテナンスを実行した場合の累積移動時間に対するメンテナンス未実施の設備数（残設備数）を計算した。計算結果を図３のグラフに示す。

なお、計算に用いた単位エリアは、日本においてＪＩＳで定められ、地理的メッシュ分割で最も多用されている「地域メッシュ」のうち、縦横が約５００ｍである「２分の１地域メッシュ」を用いた。図３のグラフの横軸は設備間の移動に要する累積時間を、縦軸はメンテナンス対象である設備の残存数（残設備数）を示す。ここでは、単位エリアの設定で用いた第３次メッシュのＩＤの昇順（南西隅から北東隅へ向けて数字が振られている）でメンテナンスする方法と、設備密度の降順でメンテナンスする方法と、集密設備密度（Ｐ_ｗ）の降順でメンテナンスする方法との３種類の方法の計算結果を比較している。

図３に示すように、集密設備密度（Ｐ_ｗ）の降順でメンテナンスしていく方法が最も左下側へ凸の形状となっており、メンテナンス期間中を通して、他の方法よりも効率（移動時間に対するメンテナンス済み設備数）がよいことを示している。つまり、本実施形態のメンテナンス順序決定装置１０で決定したメンテナンス順に従いメンテナンスをした方が他の場合よりも効率（移動時間に対するメンテナンス済み設備数）がよいことを示している。なお、この計算例では、グラフの横軸に各メッシュ内での移動時間を累積したものをとっているため、最終的に全設備のメンテナンスが終了する総移動時間は各順序で同じとなっている。

以上説明したメンテナンス順序決定装置１０によれば、広域に配置された設備について、メンテナンス未実施の設備数を早期に低減させるようなメンテナンス順序を決定することができる。その結果、広域に配置された設備について、メンテナンス効率を向上させ、また、対象設備の劣化や故障、およびこれらを原因とするシステムとしての機能不全のリスクを低減させることができる。

（プログラム）
また、上記実施形態に係るメンテナンス順序決定装置１０が実行する処理をコンピュータが実行可能な言語で記述したプログラム（メンテナンス順序決定プログラム）を作成し、実行することもできる。この場合、コンピュータがプログラムを実行することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、かかるプログラムをコンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータに読み込ませて実行することにより上記実施形態と同様の処理を実現してもよい。以下に、メンテナンス順序決定装置１０と同様の機能を実現するメンテナンス順序決定プログラムを実行するコンピュータの一例を説明する。

図４は、メンテナンス順序決定プログラムを実行するコンピュータを示す図である。図４に示すように、コンピュータ１０００は、例えば、メモリ１０１０と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２０と、ハードディスクドライブインタフェース１０３０と、ディスクドライブインタフェース１０４０と、シリアルポートインタフェース１０５０と、ビデオアダプタ１０６０と、ネットワークインタフェース１０７０とを有する。これらの各部は、バス１０８０によって接続される。

メモリ１０１０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１１およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０１２を含む。ＲＯＭ１０１１は、例えば、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）等のブートプログラムを記憶する。ハードディスクドライブインタフェース１０３０は、ハードディスクドライブ１０９０に接続される。ディスクドライブインタフェース１０４０は、ディスクドライブ１１００に接続される。ディスクドライブ１１００には、例えば、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能な記憶媒体が挿入される。シリアルポートインタフェース１０５０には、例えば、マウス１１１０およびキーボード１１２０が接続される。ビデオアダプタ１０６０には、例えば、ディスプレイ１１３０が接続される。

ここで、図４に示すように、ハードディスクドライブ１０９０は、例えば、ＯＳ１０９１、アプリケーションプログラム１０９２、プログラムモジュール１０９３およびプログラムデータ１０９４を記憶する。上記実施形態で説明した各テーブルは、例えばハードディスクドライブ１０９０やメモリ１０１０に記憶される。

また、メンテナンス順序決定プログラムは、例えば、コンピュータ１０００によって実行される指令が記述されたプログラムモジュールとして、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される。具体的には、上記実施形態で説明したメンテナンス順序決定装置１０が実行する各処理が記述されたプログラムモジュールが、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される。

また、メンテナンス順序決定プログラムによる情報処理に用いられるデータは、プログラムデータとして、例えば、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される。そして、ＣＰＵ１０２０が、ハードディスクドライブ１０９０に記憶されたプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４を必要に応じてＲＡＭ１０１２に読み出して、上述した各手順を実行する。

なお、メンテナンス順序決定プログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ハードディスクドライブ１０９０に記憶される場合に限られず、例えば、着脱可能な記憶媒体に記憶されて、ディスクドライブ１１００等を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。あるいは、メンテナンス順序決定プログラムに係るプログラムモジュール１０９３やプログラムデータ１０９４は、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）等のネットワークを介して接続された他のコンピュータに記憶され、ネットワークインタフェース１０７０を介してＣＰＵ１０２０によって読み出されてもよい。

１０メンテナンス順序決定装置
１１入力部
１２設備データ記憶部
１３制御部
１４出力部
１３１パラメータ設定部
１３２計算部
１３３最近隣測度計算部
１３４逆最近隣測度計算部
１３５集密設備密度計算部
１３６順序決定部
１３７効率評価部
１３８計算結果記録部

Claims

設備のメンテナンスの対象となるエリアについて、どのエリアから順にメンテナンスするかを示すメンテナンス順序を決定するメンテナンス順序決定装置であって、
各エリアの設置密度および設備間の距離に基づき、エリアごとに、当該エリア内の設備間の集密あるいは拡散の度合いを示す最近隣測度を計算し、各エリアの設備間の最近隣測度の理論的な最大値から当該エリアの設備間の最近隣測度を減じた値である逆最近隣測度を計算し、当該エリアの設備密度を、当該エリアの逆最近隣測度の値で重み付けをした値である集密設備密度を計算する計算部と、
前記集密設備密度の値の高いエリアほどメンテナンス順を早い順としたメンテナンス順序を決定する順序決定部と、
を備えることを特徴とするメンテナンス順序決定装置。
前記決定したメンテナンス順序で各エリアの設備のメンテナンスを実行した場合における各設備の移動時間に対するメンテナンス済み設備数と、前記決定したメンテナンス順序以外のメンテナンス順で各エリアの設備のメンテナンスを実行した場合における各設備の移動時間に対するメンテナンス済み設備数とを比較する評価部
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のメンテナンス順序決定装置。
設備のメンテナンスの対象となるエリアについて、どのエリアから順にメンテナンスするかを示すメンテナンス順序を決定するメンテナンス順序決定装置により実行されるメンテナンス順序決定方法であって、
前記メンテナンス順序決定装置が、各エリアの設置密度および設備間の距離に基づき、エリアごとに、当該エリア内の設備間の集密あるいは拡散の度合いを示す最近隣測度を計算し、各エリアの設備間の最近隣測度の理論的な最大値から当該エリアの設備間の最近隣測度を減じた値である逆最近隣測度を計算し、当該エリアの設備密度を、当該エリアの逆最近隣測度の値で重み付けをした値である集密設備密度を計算するステップと、
前記メンテナンス順序決定装置が、前記集密設備密度の値の高いエリアほどメンテナンス順を早い順としたメンテナンス順序を決定するステップと、
を含んだことを特徴とするメンテナンス順序決定方法。