CN100489718C

CN100489718C - 处理过程异常情况恢复操作支持系统

Info

Publication number: CN100489718C
Application number: CNB2006100813587A
Authority: CN
Inventors: 佐藤惠二; 松野卓哉; 大桥政康
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2006-05-22
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2026-05-22
Also published as: JP2006330774A; EP1727009A1; US20060265182A1; CN1869850A; DE602006014060D1; EP1727009B1

Abstract

一种处理过程异常情况恢复操作支持系统包括：信息存储装置和操作支持装置。所述信息存储装置包括用于存储包括处理过程数据的各种数据的数据存储部分、通过使用存储的数据执行统计计算的统计计算部分和跨存储数据进行搜索的数据搜索部分。所述操作支持装置具有在操作支持装置接收在处理过程异常情况下产生的警报时通过信息搜索装置从信息存储装置挑选数据的显示部分，以显示用于执行处理恢复操作的信息。所述操作支持装置按照预定的过程通过使用信息搜索装置根据警报的类型收集包括相关处理过程数据、相关设备、操作历史和维护信息的多个格式化信息，以在显示部分上显示收集的信息。

Description

处理过程异常情况恢复操作支持系统

相关申请的交叉引用

本申请基于和要求2005年5月23日提交的在先日本专利申请第2005-148873号的优先权，其内容在此引作参考。

技术领域

本发明涉及一种处理过程异常情况恢复操作支持系统，其在工厂设备出现异常时通过自动显示所需要的信息来紧急的处理这种异常而能够支持操作者进行判断。

背景技术

作为相关技术的下列文献与工厂设备操作支持装置相关。

文献1：Yokogawa Technical Report Vol.41 No.4(1997)115/119Unsteady Operation Supporting Package Exapilot(URLhttp:www.yokogawa.co.jp/rd/pdf/tr/rd-tr-r04104-004.pdf)

文献2：Yokogawa Technical Report Vol.47 No.4(2003)129/132Exaquantum Equipment Trend Analyzing Package and its practicalcases(URL http:www.yokogawa.co.jp/rd/pdf/tr/rd-tr-r04704-003.pdf)

文献3：JP-A-10-74109

通过启动、关闭、负载变化、级进变化等所典型代表的不稳定操作，在稳定操作中发生的防止处理过程故障、设备失灵、控制故障等的措施，辅助控制操作等都属于通常仍然是主要基于手动操作来执行的操作范围。因此，根据操作者技术的差别就会在操作质量方面产生不均衡性(控制不稳定、操作时间损失、产品质量损失、效用损失、操作疏忽等)。这就会在改进操作效率方面产生瓶颈。

例如，在分布式控制装置中，操作者必须响应装置中产生的警报、阶跃变化通知等在各种位置采用手动操作来恢复处理过程异常情况。然而，手动操作在很大程度上取决于熟练操作者的技术。由于这个原因，能够在系统化个人计算机上执行熟练操作者的操作过程的操作自动程序包被提供作为操作效率改进支持软件。

在文献1中，介绍了“Exapilot”(注册商标)的产品要点。该产品由多个使用基于知识的系统作为关键字的解决方案程序包组成，并在操作范围内支持稳定操作和不稳定操作，所述稳定操作和不稳定操作主要是从监视和控制方面由操作员处理的。

在文献2中，介绍了工厂设施趋势分析程序包“Exaquantum”(注册商标)的产品要点。该产品目的在于通过可视和数字化的掌握生产设施的长/短期趋势而实现对日常设备维护工作的支持，改进操作管理效率、节能和节约成本。

在文献3中，阐释了这样一种技术，即在紧急情况时根据系统相关的警报而能够即刻检查警报产生情形，所述紧急情况会导致工厂设备关闭，通过提供系统相关警报而能够在显示器上识别缺陷系统，所述显示器用于监视屏幕并在显示部分(CRT)上显示系统中产生的单独警报，并且当仍剩余有足够的时间时或当原因被消除时通过检查在显示部分(CRT)上显示的单独警报还能够减少工厂设备发生故障时操作者或管理者的负担。

图2为表示现有技术中的包括工厂设备操作支持装置100的分布式控制装置的示例的功能框图。在工厂设备中以分布的方式布置的用于负责操作/监视的上部装置2和控制装置3与控制总线1相连。

控制装置3通过I/O总线4负责控制工厂设备5中的多个装置/设备51、52、53……，并通过通信系统将从控制结果获得的处理过程数据(包括事件信息，例如警报等)传送给上部装置2。上部装置2执行操作/监视。

参考符号6代表与控制总线1连接的接口服务器。该接口服务器6具有从控制装置3收集处理过程数据并且然后将该数据提供给利用处理过程数据的上层用户(此后称之为“客户”)方的功能。

接口服务器6将通过控制总线1从控制装置3接收的处理过程数据通过通信环境(例如通用网络7等)提供给客户方的个人计算机(未示)。参考符号8代表周期性的从接口服务器6取得处理过程数据的数据库，及参考符号9代表工厂设备信息管理个人计算机，其用于提供策略信息。

同时，在这种操作支持装置中，当在处理中发生异常情况时所采用的处理过程异常情况恢复操作是按照图3所示的过程执行的。

在图3中，当在系统中出现故障时产生警报。然后，在1.中，检测警报。

然后，在2.中，解释警报属于什么类型。

然后，在3.中，收集有关警报的信息。

然后，在4.中，对所述信息进行分析。

然后，在5.中，操作者判定所述警报指示的是什么问题。

然后，在6.中，采取措施。

在该情况中，在图3中由2到6指示的部分对应于操作者手动工作的范围，而由虚线包围的部分1、5、6并不是本发明的主题。

更加具体地说，在1中的警报检测阶段，从DCS/PLC等将警报通知给HMI(人机接口)。

在2中的警报解释阶段，操作者解释所产生的处理过程警报的内容并指定警报产生源处理过程数据。

在3中的信息收集阶段，操作者通过HMI手动地调用警报产生源处理过程数据的趋势，并在警报产生前后检测所述数据。

此外，操作者基于他或她自己的处理过程知识导出与警报产生源处理过程数据相关的处理过程数据(相关处理过程数据)。

在4中的信息分析阶段，操作者在警报产生源处理过程数据和相关处理过程数据中指定处理过程数据(警报原因处理过程数据)，所述处理过程数据表现出与起初正常行为不同的行为。

而且，操作者手动地搜索操作历史，然后检查可能引起警报原因处理过程数据变化的操作是否已经被采用(是否已由于操作者的错误操作引发了异常？)。

另外，操作者手动地调用警报原因处理过程数据的历史数据，并在一特定时期内比较偏差与移动平均值。

在5中的判定阶段，研究下列项目：

a.故障是由设备的不期望错误或长期的变化所引发的吗？

b.是否引发了软件故障？

在6中的措施采取阶段，

a.在由于操作者的错误操作而发生异常的情况下→执行将处理过程数据返回至正常数据的操作，或者

b.由于设备的不期望故障或长期变化而引发故障的情况→修理缺陷设备。

此外，作为重现预防措施，采用下列措施：

a.当还未将相关处理过程数据登记在历史数据库中时，将所述数据重新登记在历史数据库中。

b.形成异常检测逻辑以提前防止设备陷入异常事件，并执行异常检测逻辑的校验。

在处理上述处理过程异常的操作中，尤其在执行信息收集/信息分析和重现预防措施中，存在下列问题：

(i)在信息收集的过程中，操作者必须在紧张的条件下根据他或她自己的经验指定警报原因处理过程数据。

(ii)在信息分析的过程中，操作者必须在警报原因处理过程数据中手动地搜索操作历史、历史数据等以找出用作故障原因的痕迹。

(iii)另外，操作者必须基于这些原始数据通过考虑所述原因而为他或她自己指定原因。

在重现预防过程中，操作者必须在未将这种处理过程数据登记在历史数据库中时重新手动地登记用作处理过程异常原因的处理过程数据。

以这种方式，大多数工作需要操作者自身来操作或判断，而计算机除了存储信息之外什么也没做。

为了在紧急的情况下能够更加有效的采取精确措施，来自计算机一方的确实操作支持是不可或缺的。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理过程异常情况恢复操作支持系统，其能够支持工厂设备操作者采取即时和确切的工作，尤其是能够支持信息收集/信息分析和执行重现预防措施的各项工作。

本发明提供一种处理过程异常情况恢复操作支持系统，具有：

信息存储装置，具有用于存储包括处理过程数据的各种数据的数据存储部分、通过使用存储的数据执行统计计算的统计计算部分和跨存储数据进行搜索的数据搜索部分；和

操作支持装置，具有在操作支持装置接收在处理过程异常情况下产生的警报时通过信息搜索装置从信息存储装置挑选数据以显示用于执行处理过程恢复操作中的信息的显示部分；

其中所述操作支持装置按照预定的过程通过使用信息搜索装置根据警报的类型收集包括相关处理过程数据、相关设备、操作历史和维护信息的多个格式化信息，以在显示部分上显示收集的信息。

在所述处理过程异常情况恢复操作支持系统中，所述信息存储装置的统计计算部分计算在一特定时期内的至少一个偏差和一个移动平均数，并确定短期趋势和长期趋势。

在所述处理过程异常情况恢复操作支持系统中，所述信息存储装置包括处理过程历史数据、操作历史、设备维护历史、处理过程设计数据和有关警报处理过程的信息。

在所述处理过程异常情况恢复操作支持系统中，所述操作支持装置具有在登记数据和未登记数据之间进行鉴别的鉴别部分，其中当所述鉴别部分鉴别所述数据是未登记数据时，所述操作支持装置将数据写到信息存储装置上。

根据所述处理过程异常情况恢复操作支持系统，在发生处理过程异常时恢复操作中所采用的格式化操作可遵照预定的过程自动进行显示，并且还可通过计算特定时期内的偏差或移动平均数来显示短/长期趋势。

a.信息收集工作是自动进行的，并且可精确和立即指定警报原因处理过程。结果，由于操作者缺少技术/经验所引起的判断错误能够得以防止。

b.可从信息存储装置一方自动提供进行原因判断所需的各种数据。从而，使操作者能够在有限的时间内“判断”原因。

c.因为过去也提供了类似情况中的操作历史，所以操作者能够选择更精确的恢复操作。

d.因为在分析原因过程中为较短的处理过程数据被自动登记在历史数据库上，所以在下一次重现时可没有故障的施行信息收集。

附图说明

图1是表示根据本发明的处理过程异常情况恢复操作支持系统的概念的说明图；

图2是表示相关技术中的处理过程异常情况恢复操作支持系统的结构的说明图；

图3为表示在处理中发生异常时的处理过程异常情况恢复操作的示图。

具体实施方式

此后将参照附图详细说明本发明的一个实施例。图1是表示根据本发明的处理过程异常情况恢复操作支持系统的概念的示图。

在图1中，参考符号20代表一将要管理的工厂设备，参考符号21代表用于控制工厂设备20的控制装置，例如DCS/PLC等，及参考符号22代表一操作支持系统。

构造该操作支持装置22以包括用于检测从控制装置21发送的警报的警报检测部分22a，用于解释检测的警报的警报解释部分22b，用于收集与警报相关的信息的警报相关信息收集部分22c，用于支持警报相关信息的分析的警报相关信息分析支持部分22d，用于显示相关趋势和显示相关事件的相关趋势/相关事件显示部分22e，和用于在信息存储装置上寄存未登记的处理过程数据的未登记处理过程数据登记部分22f。

参考符号23代表用于根据来自操作支持装置22的指令收集信息的信息搜索装置(代理)。该装置不需要操作者连续操作，并且具有能够独立的执行信息收集和环境判断和执行适当的处理操作的功能。

因此，该装置具有一搜索部分，其例如包括下列功能：

23a.搜索相关处理过程数据

23b.搜索相关设备

23c.搜索相关设备的处理过程数据/操作历史

23d.搜索相关设备的维护信息

23e.搜索目标工厂设备的生产计划。

参考符号24代表一信息存储装置，其中存储的数据包括：

24a.处理过程数据

24b.操作历史

24c.设计数据

24d.设备维护历史

24e.警报处理过程

24f.生产计划的实际结果

该信息存储装置24包括用于基于这些数据执行统计计算的统计计算部分24g，用于执行数据搜索的数据搜索部分24h，和用于执行类似数据存储等的处理的数据存储部分24i。

参考符号25代表操作者工作的内容。操作者根据在操作支持装置22的显示部分上显示的趋势和事件内容产生适当的判定/措施，并将操作指令发布给控制装置21。

在上面的结构上，操作支持装置22从DCS/PLC接收警报，并自动解释该格式中的对象标签、异常发生时间、警报内容等。

然后，自动搜索警报相关信息收集部分22c。在该情况中，响应处理过程操作员想要得到的信息或处理过程操作员必须知道的信息搜索所述内容。

通过相关趋势/相关事件显示部分22e显示搜索的内容。

这里，根据警报内容将要搜索的信息对应于处理过程操作员想要得到的信息，并相应于预定的程序自动对其进行搜索。

例如，当操作者希望检测过去是否已经产生了类似的警报时，根据警报/对象标签的类型来搜索信息，然后显示在过去产生的警报的列表。

然后，当在警报产生之后操作者希望知道警报是从哪里产生的时候，根据事件历史来显示警报的产生源。

当操作者希望知道对象标签的趋势时，通过使用历史数据来显示在发生时间周围产生的趋势。

当操作者希望知道正常操作(例如，昨天)的趋势时，显示短期趋势。

当操作者希望知道正常操作(例如，去年相同月份的同一天)的趋势时，还是显示短期趋势。

当操作者希望知道过去一年内的趋势时，显示长期趋势。

当操作者希望知道对象标签所属的设备的相关标签时，基于设计图等显示相关标签的列表。

当操作者希望知道对象标签所属的设备的信息时，根据设计图等显示设备的信息。

当操作者希望知道设备的维护历史时，显示维护历史的信息。

当操作者希望知道设备维护之后的趋势时，显示维护周期邻近的趋势。

当操作者希望知道在发生时间附近操作者已经采取了什么类型的操作时，显示操作历史。

当操作者希望知道操作者已对对象标签施加了什么类型的操作时，还是显示操作历史。

当操作者希望知道操作者已经对对象标签所属的设备施加了什么类型的操作时，还是显示操作历史。

当操作者希望知道过去生产计划/实际结果时，显示生产计划/实际结果数据库。

响应警报的类型对这些显示进行格式化。遵照预定的过程从信息存储装置24收集信息，并在相关趋势/相关事件显示部分22e上对其进行自动显示。

在相关技术中，操作者响应警报基于操作者自己的经验从信息存储装置24搜索看起来最适合于警报处理的多个数据片段，然后在显示部分上显示所述数据，然后通过参照所述数据采取措施。

在所述实施例中，提前确定在产生(基于操作者的经验逻辑准备)警报的时间点以什么样的顺序显示什么类型的信息，然后以这种顺序将最佳信息提供给相关趋势/相关事件显示部分22e(在该情况中，被施加以在格式化操作显示部分上显示信息的逻辑在本实施例中并不做讨论)。

例如，如果从处理过程数据数据库获取对象标签的历史数据并且然后自动显示该历史数据，操作者能够获知数据发生较大变化的时间点并能推断特定时期。

也就是，由于虚假的原因(例如设置值变化等)或发生异常而会产生在稳定状态下数据发生较大变化的现象。

此外，操作者通过在一特定时期内检查短期数据变化而能够推断产生异常(例如，阀门等发生故障)的部分原因。

此外，操作者通过检查长期数据变化而可推断长期变化等(例如，管道堵塞)。

此外，操作者通过将设备正常操作时期内的数据与产生警报的时期内的数据进行比较而能够确定在什么样的因素下产生故障的差别。

此外，通过自动显示对象标签的趋势根据设计图数据库搜索与对象标签相关的标签。而且，通过将所述相关的标签自动显示为列表根据所述对象标签从操作历史搜索操作者在那时采取的操作。

此外，根据警报内容自动显示操作历史，然后根据对象标签和设计图从设备维护历史中搜索维护信息，然后自动显示维护信息。

操作者根据自动提供的这些信息确定处理措施，并处理产生的警报。

在所述实施例中，用于在发现未登记数据时在登记数据和未登记数据之间进行鉴别然后对未登记数据进行登记的未登记处理过程数据登记部分22f被提供作为重现预防措施。然后，如果在对象标签和相关标签中发现了没有在历史数据中进行登记的标签时，通过该登记部分自动登记这种标签。以这种方式，因为存储了未登记数据，所以在下次产生异常情况时可改进判断或处理效率。

以这种方式，在所述实施例中，在发生处理过程异常时可遵照预定的过程自动显示恢复操作所采取的格式化操作，而且通过计算一特定时期内的偏差或移动平均数而能够显示短/长期趋势。因此，可自动进行信息收集操作，并因此可精确和立即指定警报原因处理。结果，由于缺少操作技术/经验引发的判断错误能够得以防止。

前面对本发明所做的解释仅仅是为了说明和阐释的目的而示出了特定的实施例。

因此，对于本领域技术人员来说将显而易见在不脱离本发明的实质范围的情况下而能够应用大量变化和修改。由在权利要求中阐释的说明所定义的本发明的范围应被解释为包括在所述范围内的变化和修改。

Claims

1.一种处理过程异常情况恢复操作支持系统，包括：

信息存储装置，具有用于存储包括处理过程数据的各种数据的数据存储部分、通过使用存储的数据执行统计计算的统计计算部分和跨存储数据进行搜索的数据搜索部分；

信息搜索装置，其从信息存储装置挑选数据并将信息提供给操作支持装置；和

操作支持装置，具有在操作支持装置接收在处理过程异常情况下产生的警报时通过信息搜索装置从信息存储装置挑选数据以显示用于执行处理过程恢复操作的信息的显示部分；

2.根据权利要求1所述的处理过程异常情况恢复操作支持系统，

其中所述信息存储装置的统计计算部分计算在一特定时期内的至少一个偏差和一个移动平均数，并确定短期趋势和长期趋势。

3.根据权利要求1所述的处理过程异常情况恢复操作支持系统，

其中所述信息存储装置包括处理过程历史数据、操作历史、设备维护历史、处理过程设计数据和有关警报处理过程的信息。

4.根据权利要求1所述的处理过程异常情况恢复操作支持系统，

其中所述操作支持装置包括在登记数据和未登记数据之间进行鉴别的鉴别部分，

其中当所述鉴别部分鉴别所述数据是未登记数据时，所述操作支持装置将数据写到信息存储装置上。