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信頼性解析を用いたコマツ製ショベルの残存耐用年数（RUL）のワイブル摩擦モデルによる予測
Prediction of remaining useful life (RUL) of Komatsu excavator under reliability analysis in the Weibull-frailty model.
PMID: 32667940 DOI: 10.1371/journal.pone.0236128.
抄録
鉱山機械の生産性と顧客満足度を確保するためには、機械の残存耐用年数(RUL)を推定することが重要な課題となっている。本研究では、フレイルティモデルにおける信頼性解析の下でのRULを決定するために、概念的なフレームワークを用いた。提案したフレームワークは、成雲銅山のコマツ製PC-1250型掘削機を対象に実施した。また、故障挙動を記述するためにワイブル・フレイルティモデルを選択し、古典的な指数モデルと比較した。また、フレイルティモデルを用いて、観察されていない環境条件がRUL値に与える影響を評価した。両モデルは、コマツ製ショベルPC-1250の80時間の運転データに適用した。2つのモデルの信頼性解析結果をプロットすると、脆弱性モデルを用いた鉱山システムは、80%の信頼性に到達するまでは、古典的なモデルよりも優れた性能を発揮することが示された。また、従来のモデルでは正弦波の変動を示していたが、脆弱性モデルでは掘削機の運転時間とのコヒーレント性を示した。得られた結果は、メンテナンスの開発,予防修理の計画,及びスペアパーツの交換間隔に使用することができる。
It is an essential task to estimate the remaining useful life (RUL) of machinery in the mining sector aimed at ensuring the production and the customer's satisfaction. In this study, a conceptual framework was used to determine the RUL under the reliability analysis in a frailty model. The proposed framework was implemented on a Komatsu PC-1250 excavator from the Sungun copper mine. Also, the Weibull-frailty model was selected to describe the failure behavior and compare it with the classical-exponential model. The frailty model was also used to evaluate the impact of unobserved environmental conditions on the RUL values. Both applied models were fitted to the obtained data from 80 operational hours of the Komatsu PC-1250 excavator. Plotting the results from the reliability analysis of two models demonstrated that the mine system with the frailty model performs better than the classical model before reaching the reliability of 80%. Besides, the frailty model shows a coherent with the operational time of the excavator, while the classical model demonstrates a sinusoid variation. The obtained results may be used for the development of maintenance, preventive repairs planning, and the spare parts replacement intervals.