JP5468041B2 - プラントの機器維持管理システム - Google Patents

Description

この発明は、上下水道設備等のプラントで発生する、機器のロット不良による故障を診断できるプラントの機器維持管理システムに関するものである。

従来のプラントの機器維持管理システムとしては、プラント制御装置の故障情報およびトレーサビリティ情報をサービス提供者へメール送信する携帯端末と、インターネットを介してメールを受信するメールサーバ、受信したメールをサービス提供者側へ提供する受付割り振り装置、故障の診断に利用する故障履歴情報データベースや故障箇所推定用のエラー検索データベースなどを備えたウェブサーバから構成されているものが提供されている。

このような、プラントの機器維持管理システムでは、以下に示す手順で故障発生時の対応を行っている。
（１）プラントの運転・保守関係者（以下、ユーザと称する）は、故障が発生しているプラント制御装置が、どのような原因で異常が発生しているのか判定できない時は、インターネットを使用できる環境になっている携帯端末に、プラント制御装置の故障情報やトレーサビリティ情報を収録する。
（２）収録した故障情報やトレーサビリティ情報はインターネットを介してサービス提供者が設置しているメールサーバへメール送信される。
（３）サービス提供者は、メールサーバが受信した故障情報およびトレーサビリティ情報のメールを受付割振り端末装置で受信する。
（４）受付割振り者は、メールの内容を判断し、該当のシステム管理者が管理するシステム管理者端末やハードウェア管理者が管理するハードウェア管理端末装置へメールを転送する。
（５）システムやシステム管理者、ハードウェア管理者は、メール内容を確認して調査を開始する。
例えば、ウェブサーバにアクセスし、故障情報のエラーログコード、関連情報から故障箇所を推定するエラー検索用データベースを用いて故障箇所を解析する。
また、トレーサビリティ情報から、該当するプラント制御装置の履歴情報を故障履歴情報データベースから検索し、解析する。

このように、プラント制御装置に故障が発生した場合には、故障情報やトレーサビリティ情報を携帯端末からサービス提供者へ送信し、サービス提供者側で管理している故障履歴や故障箇所推定用のデータベースをもとに診断を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−４３９５３号公報（段落００１７〜段落００２５）

従来の機器の維持管理システムにおいては、以上のように構成されているので、ユーザから通知された個別の故障に対する診断は可能であるが、近年の自動車のリコール問題に見られるように、不具合がある生産単位（ロット）に集中しているといった、故障の傾向を分析する機構がなく、故障に対する水平展開や再発防止の観点で改善の余地があった。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、上下水道設備等のプラントに使用する機器で発生した事象に対して、故障データベースの検索により過去に発生した事象と照合することで原因、対処方法を通知するような、従来の経験に基づく診断ができるとともに、故障した機器、発生した事象に加えて、機器を製造したロット情報を付加した履歴情報を蓄積しながら、ロット不良の分析を可能とするプラントの機器維持管理システムを提供することを目的とする。

この発明に係るプラントの機器維持管理システムは、
プラントを構成する機器の事象を照会する照会データを発信するプラント監視装置と、
過去に上記プラントのプロセスにおいて発生した不具合または上記機器に発生した故障ないし異変に関する事象とその対処法であった第１対処法について予め登録した故障登録データに、上記照会データを比較参照することから上記プロセスの不具合または機器の故障ないし異変を診断するプライベート診断部ならびに、上記機器と同じ仕様の機器の故障ないし異変に関する事象とその対処法であった第２対処法について予め登録した点検データベースに、上記照会データを比較参照することから上記同じ仕様の機器の故障ないし異変を診断する情報処理部を有する診断サーバに対してアクセス可能な手段を備えた統合管理サーバと、
上記第１または第２対処法を表示する点検端末とを備えたプラントの機器維持管理システムにおいて、
診断サーバは、統合管理サーバから事象と機器の名称と機器の製造番号を受けて、前記事象と機器の名称と機器の製造番号と製造番号を元に製品データベースから取得する機器のロット番号とをロット不良分析用データベースに登録し、同じロットに係る機器に関する登録件数が所定の閾値を超えた場合は、当該機器はロット不良であると判断して、統合管理サーバを介して機器を使用するプラントの点検端末に通知するロット不良診断部を備えたものである。

この発明に係るプラントの機器維持管理システムの診断サーバは、統合管理サーバから事象と機器の名称と機器の製造番号を受けて、事象と機器の名称と機器の製造番号と製造番号を元に製品データベースから取得する機器のロット番号とをロット不良分析用データベースに登録し、同じロットに係る機器に関する登録件数が所定の閾値を超えた場合は、当該機器はロット不良であると判断して、統合管理サーバを介して機器を使用するプラントの点検端末に通知するロット不良診断部を備えたものなので、
機器にロット不良が発覚した場合、そのロットで製造された機器を使用中の機場へすぐに通知でき、故障処置の水平展開が行える。

本発明の実施の形態１に係る上下水道プラントの機器維持管理システム１００の全体構成を示すブロックである。 本発明の実施の形態１に係るプラントの機器維持管理システム１００の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１に係るプラントの機器維持管理システム１００の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るプラントの機器維持管理システム２００の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係るプラントの機器維持管理システム３００の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係るプラントの機器維持管理システム３００の点検端末２２に表示されるグラフの一例である。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図１、図２に基づいて説明する。
図１は、この実施の形態に係る上下水道プラントに備えられる機器維持管理システム１００の全体構成を示す図である。
図２は、この実施形態に係る上下水道プラントの機器維持管理システム１００の詳細な構成を示す図である。
図１に示すように、上下水道の機場２０に設置されている各種の機器からの事象を監視するプラント監視装置２１ならびに、現場管理者に向けてプラントのプロセス状況や機器の点検に必要な点検項目等を表示する点検端末２２は、共に送受信部２３に接続されている。送受信部２３は、インターネット等の通信回線網５０を介して統合管理サーバ３０と送受信できる。
また、通信回線網５０には、例えばメーカ毎に、各機器の性能やその構成部品等の診断情報を収めた点検データベース４２を備える診断サーバ４０が接続されている。なお、機場２０、診断サーバ４０は、一箇所である必要性は無く、統合管理サーバ３０は、複数個所の機場２０、診断サーバ４０と送受信できる。

上下水道プラントには、プラントに流れる上下水の流量や温度等のプロセス量を測定する測定機器や、そのプロセス量を機械的に調整するためのポンプや開閉バルブ等のメカニカル機器や、それらメカニカル機器を制御するための制御機器、あるいは各メカニカル機器や制御機器の機械的ないし電気的なコンディションを確認するために設けられるマイク等の音検出機器ないし電気信号を検出する信号検出機器等の種々のセンシング機器が備えられている。それら機器からプラントの監視に必要な事象に関するデータがプラント監視装置２１に送信される。

プラント監視装置２１は、種々の機器から受信した事象に関するデータから、プラントに発生する不具合またはそれらの機器に発生した故障ないし異変を判断する演算を実施する図示しない演算部を備えている。例えば、プロセス量を測定する測定機器のデータ推移とそれを調整するメカニカル機器に指令を与える制御機器の指令データとを比較参照することで、プロセスの運転の制御状態を演算・評価できるようになっている。
このとき、プラント監視装置２１は、制御されるべきプロセス量の応答性等に何らかの不具合が発生したと判断された場合において、その不具合に関連する事象のデータを持たせた照会データを、送受信部２３に送信する。
また、メカニカル機器や制御機器のコンディションを確認するために設けられる信号検出機器から、通常でない異音や特殊なノイズ等が検出され、機器のコンディションに異変が発生したと判断された場合においても、その異変（故障や故障の兆候の可能性がある事象）に関連するデータを持たせた照会データを送受信部２３に送信する。

照会データを受信した送受信部２３は、これを通信回線網５０を介して統合管理サーバ３０に送信する。統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１は、受信した照会データと機器データベース３２ないし故障データベース３３に予め登録された機器登録データ、故障登録データとを比較参照することで、現時点のプロセスの不具合の状態や、異変のある機器のコンディションを診断し、その診断結果に合わせて、プロセスの不具合ないし、機器の故障や異変に関する原因とその対処法（第１対処法）を検索し、その結果を送受信部２３に送信する。
なお、機器登録データは、当該機器の情報である機器名、型式、製造年月日、部品情報、製造メーカ、メーカのアドレス番号ないし当該機器情報を収集した部署のアドレス番号等を登録した内容である。故障登録データは、過去に発生したプロセスの不具合や機器の異変等に関する内容とその第１対処法等を登録したものである。

統合管理サーバ３０において、故障データベース３３が、プラント監視装置２１からの照会データに対して対応できず、プロセスの不具合ないし、機器の異変に関する原因が特定できない場合は、以下の対応がとられる。
プロセスの不具合に対しては、統合管理サーバ３０から機場２０の点検端末２２に向け、プロセス量等の不具合の発生を現場管理者に知らせるための緊急対策要請を送信する。 機器の異変に対しては、対象となる機器を製造したメーカのアドレス番号を機器データベース３２から検索し、統合管理サーバ３０から通信回線網５０を介して、製造メーカの診断サーバ４０にアクセスして照会データを送信する。
ここで、プロセスの不具合と機器の異変に関する事象を含んだ照会データが、共に統合管理サーバ３０に送られてくる場合は、プロセスの不具合と機器の異変が互いに関連している場合がある。その場合、製造メーカの診断サーバ４０に照会データを送信することで、プロセスの不具合の原因とその対処法が速やかにわかる確率が高くなる。

製造メーカの診断サーバ４０の情報処理部４１は、受信した照会データと点検データベース４２に登録された診断登録データを比較参照することで診断を行い、機器の異変等に関する原因とその対処法（第２対処法）を確認し、その結果を、通信回線網５０を介して、機場２０の点検端末２２に表示することで、その対応策を現場管理者に知らせる。なお、診断登録データは、上記プラントの機器と同じ仕様の機器が、過去に経験した故障ないし異変内容と点検対象部品の事象とを関連付けて予め登録したものである。

照会データと診断登録データが比較参照（対応）できず、情報処理部４１で、機器の故障ないし異変内容に関する原因が特定できない場合（例えば、統合管理サーバ３０から照会データを送った後、所定の時間経過した後においても、製造メーカの診断サーバ４０から第２対処法に関する応答が無い場合）、統合管理サーバ３０または情報処理部４１は、上記照会データから機器の故障ないし異変内容に関する原因が特定できない旨を知らせる照会メッセージをメーカの担当者が監視する担当端末４６ならびに機場２０の点検端末２２に送信する。これにより、担当者は担当端末４６に表示される照会メッセージを確認するため、機器の故障ないし異変内容に関する原因とその第２対処法を発見すべく、調査確認に入り、その対策確認した結果を送受信部２３に送信するように促される。また、現場管理者も照会メッセージを確認するため、必要な第２対処法を発見するための行動を促される。

次に、機場２０の機器に不具合のあるロットが存在する場合、これを分析してそのロットで製造された機器を検索して通知する場合について説明する。
統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１は、異変のある機器の原因とその対処法（第１対処法）を機場２０の送受信部２３へ送信すると同時に、製造メーカの診断サーバ４０のロット不良診断部４３へ、当該機器の製造番号、故障の現象、原因データを送信する。

ロット不良診断部４３は、このデータを受け取り、ロット不良分析用データベース４４に受信した機器の製造番号、ロット番号、故障の現象、原因データを蓄積する。
ロット番号は製造メーカが管理する製品データベース４５にある機器毎に定められたロット番号採番ルールに従い、製造番号から製造期間や製造ライン等を判断して格納される。
ロット不良分析用データベース４４へ不具合発生のデータが蓄積される都度、機器、故障の現象、ロット番号毎に発生件数をカウントし、この件数が定められた閾値を超えるとそのロットで不具合が継続して発生していると判断する。

ロット不良診断部４３は、機器のロットの不具合を判定すると、製品データベース４５からそのロットで製造された機器の全ての製造番号を検索し、統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１へ送信する。
統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１は、受信した機器の製造番号をキーに、機器データベース３２からその機器を使用している機場２０を検索し、対象となる機場２０の点検端末２２へ要点検の通知をする。
なお、ロット不良分析用データベース４４は、当発明で示すシステム以外で発見された故障のロット情報を加味して機器のロット不良分析ができるよう、担当端末４６から追加登録できる。

次に、プラントの機器維持管理システム１００の動作について図３を用いて説明する。図３はプラントの機器維持管理システム１００の動作を示すフローチャートである。
統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１は、常時、機場２０の送受信部２３から送信される照会データの受信待ち状態にある。
照会データを受信すると（ステップＳ５０１）、何らかのプロセスの不具合ないし、コンディションの異変に関する事象が発生した機器について、その事象が故障データベース３３に登録されているか否かを検索する（ステップＳ５０２）。

登録されている場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）は、故障データベース３３に登録されている原因、処置方法を診断結果として（ステップＳ５０３）、送受信部２３を介して、点検端末２２へ送信する（ステップＳ５０４）。
登録されていない場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）は、プライベート診断部３１は、照会データにある機器情報から機器データベース３２を検索して機器の製造メーカを特定し、製造メーカの情報処理部４１へ問い合わせる（ステップＳ５０５）。

製造メーカの診断サーバ４０の情報処理部４１は、この照会データを受信すると、当該機器、発生した事象が点検データベース４２に登録されているか否かを検索する（ステップＳ５０６）。
登録されている場合（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）は、原因調査のための点検対象部品、点検項目を統合管理サーバ３０に通知する（ステップＳ５０８）。統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１は、製造メーカの診断サーバ４０から受信した通知を故障データベース３３へ登録し（ステップＳ５０９）、送受信部２３を介して同じ内容を点検端末２２へ送信する（ステップＳ５０４）。

登録されていない場合（ステップＳ５０６／ＮＯ）、情報処理部４１は製造メーカの担当者の担当端末４６に通知すると同時に、画面から原因調査のための点検対象部品、点検項目の入力を促す（ステップＳ５０７）。なお、担当者の担当端末４６の画面を見ながら入力した点検対象部品、点検項目は、点検データベース４２に格納される。
これを受け、原因調査のための点検対象部品、点検項目を統合管理サーバ３０に通知する（ステップＳ５０８）。
統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１は、製造メーカの診断サーバ４０から受信した通知を故障データベース３３へ登録し（ステップＳ５０９）、送受信部２３を介して同じ内容を点検端末２２へ送信する（ステップＳ５０４）。

製造メーカの診断サーバ４０のロット不良診断部４３は、統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１から故障発生の機器の製造番号、故障の現象、原因データを受信し、その製造番号と製品データベース４５にある機器毎に定められたロット番号採番ルールから製造期間や製造ライン等を判断して抽出したロット番号とともに、ロット不良分析用データベース４４へ蓄積する（ステップＳ５１０）。
これと同時に、機器、故障の現象、ロット番号ごとに発生件数をカウントし、件数が閾値を超えた時点でロット不良と判断する（ステップＳ５１１）。
不良ロットと判定された場合（ステップＳ５１１／ＹＥＳ）、製品データベース４５から不良ロットで製造された機器の製造番号を検索し、統合管理サーバ３０のプライベート診断部３１へ通知する。プライベート診断部３１は機器データベース３２から、不良ロットで製造された機器と、それを使用している機場２０を把握し、機場２０の点検端末２２へ通知する（ステップＳ５１２）。

本実施形態による機器維持管理システム１００によれば、機器にロット不良が発覚した場合、そのロットで製造された機器を使用中の機場へすぐに通知でき、故障処置の水平展開が行える。例えば、上下水道のポンプで異音が発生する現象に対して、モータが原因の場合、モータを製造した期間や製造ラインなどを示すロット情報を故障の現象とともに蓄積しながら、モータの製造番号、故障の現象、ロット毎に不具合件数をカウントし、そのロットで故障が集中している場合、ロット不良と診断して各機場に通報できる。

また、運転に伴うプロセス状況と、故障ないしその兆候を示す事象に対する対処方法を検索して、点検端末に送信する為、プラント運転の故障の回避を促す効果が得られる。
また、運転に伴うプロセスの不具合に関する事象と、機器の故障ないしその兆候を示す異変に関する事象を同時に取り扱うため、故障した機器の対処方法を知ることで、プロセスに発生した不具合の直接原因を容易に推定したり、確認したりできるようになり、従来、機器の維持管理システムではできなかった、プラント運転の不具合の回避をより効率的に促すという格別な効果が得られる。

実施の形態２．
以下、本発明に係るプラントの機器維持管理システム２００の実施の形態２を、図を用いて実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態１では、機場２０のプラント監視装置２１で発生した機器の事象の照会に対して、統合管理サーバ３０と各製造メーカの診断サーバ４０が連携し、故障データベース３３に登録されている場合は、原因、処置方法を回答し、登録されていない場合は、メーカの診断サーバが原因調査のための点検対象部品、点検項目を点検端末２２へ通知することとしていた。
更に、製造メーカのロット不良診断部４３が、ロット不良分析用データベース４４に故障情報を蓄積しながら、不具合のある機器のロット情報を分析し、そのロットで製造された機器を検索して対象の機場２０へ通知する場合を述べた。

本実施の形態では、機器のロット不良の分析に加え、プラント設備のある地域の気温、湿度といった環境条件と故障が発生した機器、現象との関係を調べ、機器の故障が集中する環境条件を分析し、その機器と環境条件を現象とともに点検端末２２へ警告情報として通知するようにした。
例えば、気温が３０度を超えた環境条件で、特定の機器に故障が頻発する場合は、この情報を警告として通知する。

図４は、本発明の実施の形態２に係るプラントの機器維持管理システム２００の詳細な構成を示すブロック図である。
本実施の形態における統合管理サーバ２３０には、故障条件分析部２３５を備えている。
プラント監視装置２１からプライベート診断部２３１へ送信する照会データには、気温、湿度などの環境条件データを追加する。（図４の（１））
そして、プライベート診断部２３１が点検端末２２へ診断結果を通知する際に、統合管理サーバ２３０に備える故障条件分析用データベース２３４に、対象となった機器名、故障の現象と共に、異常発生時の環境条件を逐次記録するようにしている（図４の（２））。

故障条件分析部２３５は、プライベート診断部２３１が点検端末２２へ診断結果を通知する際に、故障条件分析用データベース２３４に蓄積していた環境条件や故障が発生した機器、現象からの中から、現在故障が発生していると考えられる機器、現象について、現時点の環境条件で分類した不具合発生件数を自動集計し（図４の（３））、その件数が閾値を超える場合は、当該機器は現在の環境条件下での信頼性が低いことを警告情報として点検端末２２へ合わせて送信し、点検端末２２上に表示する（図４の（４））。

環境条件は、気温、湿度等の項目を示したが、プラントの機器がプラント監視装置２１を介して送信する環境条件のデータ全てに対して自動で分析できる。
本実施の形態２では、プラント運転の故障対策において、機器で発生した故障の現象に対してそれに至った根本の原因を環境条件の点から分析できる点から、再発防止につながる効果が得られる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について図を用いて実施の形態２と異なる部分を中心に説明する。
実施の形態２では、故障条件分析用データベース２３４に蓄積した環境条件とその環境条件下で故障が発生した機器、現象から、現時点での環境条件と同一条件で発生した過去の不具合発生件数を自動集計し、発生件数が閾値を超える時は、警告情報として点検端末２２に表示する場合について述べた。

本実施の形態では、故障条件分析データベース２３４に登録された各機器の不具合発生件数が閾値に達する以前において、点検端末２２からユーザが指示することにより、機器に発生する不具合と環境条件の関係を示すグラフを参照できるようにする。

図５は、本発明の実施の形態２に係るプラントの機器維持管理システム３００の詳細な構成を示すブロック図である。
点検端末２２から分析したい機器と、気温や湿度などの環境条件を指定し、送受信部２３を介して故障条件分析部３３５へ照会を行うと（図５の（１））、故障条件分析部３３５は故障条件分析用データベース３３４に蓄積されたデータから、指定された環境条件と機器、故障の現象との関係を示すグラフを作成し（図５の（２））、点検端末２２に送付し（図５の（３））、点検端末２２でグラフを参照できる。点検端末２２で表示されるグラフの例を図６に示す。図６のグラフでは、気温が３０度を超えた環境条件で当該機器Ｘに現象Ａが発生する確率が高くなる傾向を認識できる。

なお、本実施形態３では、故障発生前において、過去に機器に発生した故障の現象と環境条件の関係の傾向を、グラフにより把握できるようにしたので、環境条件と故障の現象に相関関係が見られる機器に対して取り替えや点検などの予防、保全の処置を講じることができる点で、故障発生を未然に防止することができる。
これにより、安定したプラントの運用ができる効果が得られる。

１００，２００，３００ 機器維持管理システム、２０ 機場、
２１ プラント監視装置、２２ 点検端末、２３ 送受信部、
３０，２３０ 統合管理サーバ、２３１ プライベート診断部、
２３４ 故障条件分析用データベース、３１ プライベート診断部、
３２ 機器データベース、３３ 故障データベース、
３３４ 故障条件分析用データベース、２３５，３３５ 故障条件分析部、
４０ 診断サーバ、４１ 情報処理部、４２ 点検データベース、
４３ ロット不良診断部、４４ ロット不良分析用データベース、
４５ 製品データベース、４６ 担当端末、５０ 通信回線網。

Claims (6)

1. プラントを構成する機器の事象を照会する照会データを発信するプラント監視装置と、
   過去に前記プラントのプロセスにおいて発生した不具合または前記機器に発生した故障ないし異変に関する事象とその対処法であった第１対処法について予め登録した故障登録データに、前記照会データを比較参照することから前記プロセスの不具合または機器の故障ないし異変を診断するプライベート診断部ならびに、前記機器と同じ仕様の機器の故障ないし異変に関する事象とその対処法であった第２対処法について予め登録した点検データベースに、前記照会データを比較参照することから前記同じ仕様の機器の故障ないし異変を診断する情報処理部を有する診断サーバに対してアクセス可能な手段を備えた統合管理サーバと、
   前記第１または第２対処法を表示する点検端末とを備えたプラントの機器維持管理システムにおいて、
   前記診断サーバは、前記統合管理サーバから前記事象と前記機器の名称と前記機器の製造番号を受けて、前記事象と前記機器の名称と前記機器の製造番号と前記製造番号を元に製品データベースから取得する前記機器のロット番号とをロット不良分析用データベースに登録し、同じロットに係る前記機器に関する登録件数が所定の閾値を超えた場合は、当該機器はロット不良であると判断して、前記統合管理サーバを介して前記機器を使用する前記プラントの前記点検端末に通知するロット不良診断部を備えるプラントの機器維持管理システム。
2. 前記ロット不良分析用データベースは、任意に追加登録できる請求項１に記載のプラントの機器維持管理システム。
3. 前記照会データは、前記事象発生時の環境条件を含み、
   前記統合管理サーバは、前記事象、前記事象の原因となった前記機器の名称、前記機器の部品の名称を、前記環境条件と共に蓄積して保存する故障条件分析用データベースと、
   前記故障条件分析用データベースから、所定の環境条件下で発生した前記機器の故障を集計して特定の環境条件下における前記機器、前記部品の故障を予測し、前記機器、前記部品を使用する前記プラントに、前記故障発生の予測を警報する故障条件分析部を有する請求項１又は請求項２に記載のプラントの機器維持管理システム。
4. 前記故障発生の予測の警報は、同一の前記機器、同一の前記部品について、所定の環境条件下での前記故障の発生回数が閾値を越えた場合に行う請求項３に記載のプラントの機器維持管理システム。
5. 前記環境条件は、気温、湿度のいずれか１以上を含む請求項３又は請求項４に記載のプラントの機器維持管理システム。
6. 前記故障条件分析部は、前記機器、前記部品に発生した前記故障と、前記故障に対応する前記環境条件の関係を、前記点検端末に表示するグラフ表示手段を有する請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のプラントの機器維持管理システム。

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