JP2005056060A - 音声入力システムによる化学プラントの誤操作防止方法、装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 作業担当者の負担を増加させることなく担当者による操作誤りを監視し、安全性および信頼性を向上させるのに好適な装置の監視方法及びその装置を提供する。
【解決手段】 化学プラントの作業現場に担当者用端末を、中央に各作業現場を統括する中央処理部が設けられている。担当者用端末の音声入出力用のヘッドセットを介して担当者は中央処理部と会話する。また、作業端末に付属しているバーコードリーダにより使用する原料の容器に添付されているラベルの情報を読み取り中央処理部に送信する。中央処理部には各製品の製造手順および原材料に関する情報をデータベース化して記憶している。製品の製造時に、作業者は製品名および使用原材料等を呼称し、原材料の容器に添付されたラベルの情報をリーダーで読み取り中央処理部に送信する。中央処理部では原料容器のラベル情報および作業者が呼称した作業手順に関する情報をデータベース内の対応レコードと比較し、それらが一致したとき作業を許可し、不一致のとき再確認等を要求する
【選択図】 図１

Description

本発明は化学製品の合成装置、特に化学製品を反応容器を用いて複数の原材料から合成する作業において作業の進行を監視し制御する方法及びその装置に係り、担当者の負担を増加させることなく担当者による操作の誤りを監視し、安全性および信頼性を向上させるのに好適な装置の監視方法及びその装置に関する。

複数の原材料を反応容器に投入し製品物質を合成する作業は危険を伴うものであり、誤操作あるいは誤投入の発生を防止するための規則が定められている。通常、作業手順は作業マニュアルとし定められており、作業の開始時および原材料の投入時に作業マニュアルに定められた投入すべき原材料と投入すべく用意された原材料の容器を確認して誤操作の防止を計っていた。また、作業担当者による操作履歴を記録しておき事後の点検あるいは検討に利用されている。しかし、製品物質は多種多様であり、一台の反応容器で製造される製品も多種にわたっており、同一の反応容器であっても製造中の製品に対応して作業手順は異なっている。また、一つの生成工程が複数日に渡る場合も多く、工程半ばで担当者が交代することもある。そのため、作業手順の確認および確実な引継等、安全性の確保には非常な労力を必要としていた。また、作業記録の作成は原材料の操作と同時に行わねばならず、作業の進行を妨げ、記録誤り記録忘れ等が発生していた。

特許文献１には従来例として、指差呼称をプラント操作に利用すべく、例えば「ポンプＡ起動」という音声による入力と、作業担当者による「ポンプＡの起動操作」の入力とを比較し、一致したときにポンプＡの起動信号がプラントに実際に入力するようにし、安全性の向上を図るものが記載されている。

特許文献２には、中央制御室における一連の音声による連係をプラント運転の安全性向上に利用し更に音声によるインターロック制御の推移を容易に確認できるようにするため、操作指示，指差呼称，確認応答の一連の音声を取り込んで音声認識処理により各発声者を識別すると共に各発声内容および操作対象機器を識別し、予めデータベースに格納されている当該機器操作に対する一連の手順および内容と前記発声の順序および識別した内容，操作対象機器とを照合していくときに、次の発声者を示す識別マークと該発声者による発声の音声認識結果による照合結果とを表示装置の画面に前記一連の手順の進行に伴って順次表示していく構成が記載されている。

特許文献３には、担当者の手を拘束しない音声により情報のやり取りあるいはデータの伝送を行うことを可能にするため、コマンド等を入力するキー入力部、ガイダンスメッセージを担当者に伝達する音声に変換するための音声合成部、担当者の発話を単語辞書に基づいて言葉として認識し、文字列に変換する音声認識部を有し、ガイダンスメッセージを中央監視装置から取得し、音声合成部により音声で出力すると共に、担当者の発声による機器操作結果を音声認識部により文字データとして取得し、中央監視装置に転送する携帯端末が記載されている。

作業の安全性の確保および作業記録作成に関して、従来の技術して以下の文献が存在する。
特開昭５８−８７６０１号公報 特開平９−６１５８７号公報 特開平９−１１５７９号公報

上述した特開昭５８−８７６０１号公報記載の従来技術では、作業担当者の発声呼称と捜査員による操作信号の一致・不一致を見るものである。この技術は一つの反応容器により複数種の物質を生成する化学プラント等において原材料の確認を行うには適用できず、中央制御室における複数の作業担当者による一連の呼称，応答の連係をプラント運転の安全性向上に十分活かすことができないという問題がある。また、機器の操作指令を入力したにも関わらず当該機器が起動しなかった場合、その原因が「呼称」と操作信号との不一致にあるのかそれともそれ以外にあるのかの確認ができないという問題もある。

また、特開平９−６１５８７号公報に記載される発明は、原子力発電所等予め定められた操作を行うプラントを対象としたものである。そのため、一台の合成容器で複数の製品を製造する化学製品の製造のように、製造対象に応じて投入すべき原材料および投入手順が異なる状況には対応が困難という問題がある。

特開平９−１１５７９号公報に記載される発明は作業記録の作成を自動化することを目的としたものであり、担当者の操作を監視し誤操作を防止することを目的とするものではない。

本発明の目的は、上記各先行技術の問題点を解決するものであり、複数の原材料を反応容器に投入し製品物質を合成する装置において、反応容器で行われる複数の作業手順のうち、現在行われている作業手順において投入すべき原材料名と担当者が投入しようとしている原材料が一致しているか否かを確認し、担当者による誤操作を未然に防止することである。また、作業の進行に伴って作成しなければならない作業日誌の記録を自動化し、担当者の負担を軽減し作業への集中力の維持と効率の向上が可能となる方法および装置を提供するものである。

本願発明は上記の課題を解決するため、各作業現場を統括する中央処理部を設け、各作業現場で担当者が次に投入すべき原材料の名称等を発声する構成としている。中央処理部では作業現場で行われいる作業の手順と各手順で使用される原材料名等に関する情報をデータベースとして有しており、それら情報と作業現場の担当者の呼称内容を音声認識した結果を比較し、それらが一致する時その作業の実施を許可する構成を採用している。また、担当者が呼称した内容は呼称者の氏名および時刻と共に作業記録として磁気ディスク等に保存する構成をとり、必要時に印字出力することにより作業日誌として利用可能としている。

本願発明は上記の構成を採用することにより以下の効果が有る。
１．作業の進行を中央処理部で一元的に管理するため、担当者の途中交代に伴う操作誤りを防止できる。
２．原材料の容器に添付されたラベル上のデータを読み取り、中央制御部で照合することにより使用する原材料の取り違えを防止できる。保管庫に保管されている原材料の容器のラベルには、通常仕入れの管理ためバーコードが添付されており、そのラベルのデータが利用可能である。
３．作業の開始に当たり、担当者が実行すべき作業内容を呼称し、その呼称内容を音声認識し中央制御部で照合することにより、担当者の認識の検証が可能となり、認識誤りによる誤操作を防止し得る。
４．従来作業担当者が作業と同時に作業記録を作成していたのに対して、本発明では担当者が各手順毎に呼称した内容を音声認識し中央制御部に送信し、中央制御部で送信データに基づいて作業記録を自動的に作成している。そのため、作業担当者の負担が軽減され誤操作を防止できる。
５．中央制御部と作業担当者の間での指示および応答は音声で行うため、担当者は応答のため作業を中断する必要がない。また、中央制御部と作業担当者の間の指示および応答を記録することにより事故等障害発生時に原因の発見か容易になる。

図１は本願発明の１実施例の概要を示す図である。１００および２００は反応容器１０１及び２０１に対応した作業現場である。各作業現場には担当者が使用する端末装置１０２および２０２が設置されている。３００は中央処理部であり製品手順と作業記録用のデータベース３０２、３０３を備え、有線あるは無線のインターフェースを介して作業端末装置１０２および２０２と、また保管庫４００内の制御卓４０１と結ばれている。保管庫４００は各製品の製造に必要とする原材料を保管する部所である。原材料は容器４０２に入れられ保管されており、容器４０２にはバーコード等の機械読み取り可能な情報形式で当該原材料に関する情報を記録したラベルが添付されている。制御卓４０１の表示部に中央処理部３００からの出庫依頼が表示され、この表示に従って出庫担当者は該当する原材料の容器を搬送手段により対応する作業現場に送り出すとともに中央処理部３００に出庫の報告をする。作業現場では搬送された容器４０５を作業用の資材として確保する。

端末装置１０２の詳細が図２に示されている。端末装置１０２には、作業担当者が音声を入力するマイクロフォンおよび担当者に音声で指示を出し情報を提供するスピーカを有するヘッドセット１１１、中央処理部から送られた来た指示および情報を音声に変換する音声合成手段１１２、マイクロフォンから入力された担当者の発声を音声認識する音声認識手段１１３、中央処理部とのデータ授受を実行する有線あるいは無線のインターフェース手段１１４、表示部１１５、キーボードあるいはタッチパネルからなる入力部１１６および全体を制御する制御部１１７からなっている。端末装置１０２には原材料の容器に添付されたラベル上のバーコードを読みとるためのハンドスキャナー１１８とスキャナーを制御部するバーコードリーダ１１９が設けられている。ラベルに記録される情報の形式はバーコードの他、磁気記録等の機械読み取り可能な形式が採用可能である。

図３に中央処理部３００の詳細が示されている。中央処理部３００は各作業現場とデータの授受を行い、各作業現場で行われている作業の担当者、作成製品の種別、作業の進行過程の管理を行う。また中央処理部３００は、原材料の保管庫４００に原材料の出庫依頼を行うと共に各作業現場に残存する原材料の量を原材料の確保量として管理する。中央処理部３００には各制御を実行する中央制御装置３０１と各製品を製造するための作業手順等を記憶した製品手順データベース３０２および作業記録データベース３０３を有している。

中央制御装置３０１は全体を制御する制御部３１０、各作業現場の端末装置１０２および保管庫４００の制御卓４０１と通信するための有線あるいは無線のインターフェース部３１１、製品手順検索部３１２、音声データ作成部３１３、手順管理部３１４、出庫依頼部３１５、作業記録部３１６、作業現場管理部３２０、作業現場１用管理部データ領域３３０、作業現場２用管理データ領域３４０等管理下にある作業現場対応の管理データ領域からなっている。製品手順データベース３０２には中央処理部３００の管理下にある作業現場で製造される全製品に対応して、各製品の製造手順および各手順で使用される原材料の名称、製造所、ロット番号、使用量等が記憶されている。作業記録データベース３０３には各作業現場対応に各作業行程で行われた作業の日時、担当者名、指示内容、提供情報、担当者の発声内容等が記録保管されている。作業現場用管理部データ領域３３０あるいは３４０には対応する作業現場で行われている作業の進行過程に関するデータと、作業現場で確保されている原材料名及び数量等、作業現場の管理および状況の把握に必要なデータを記憶するメモリ領域であり、作業現場管理部３２０が管理する。

図４は製品手順データベース３０２に記憶される各製品の製造手順を管理するためのレコードの構造の一例を示すものである。製品手順データベース３０２には、製造される製品対応に製品名称とその製品を特定するための情報である工程名、製造所、作業記録番号、各製造手順で使用される原材料名等が一つのレコードに統合してあるいは複数のレコードに分割して記憶されている。またレコードにはその製品を製造するため反応容器に投入する原材料を単位に、第１手順、第２手順、第３手順と作業の順番に分割し順次記憶されている。各手順にはその手順で使用される原材料の名称、そのメーカ名、ロット番号、使用量等のデータが記憶されている。

図５には作業記録データベース３０３の概要が示されている。作業記録データベースには当該反応容器で製造した、あるいは製造中の製品名、作業開始日時、実行される手順の内既に終了した手順とその手順の担当者名および使用した原材料名等原材料に関する情報が保存されている。

図１の４００は原材料の保管庫の図であり、中央処理部３００からの出庫依頼は制御卓４０１に表示され、出庫担当者により要請された原材料の容器４０２を該当する作業現場に配送する。容器４０２にはバーコートあるいは磁気情報４０４を印刷あるいは記録したラベル４０３が添付されている。ラベル４０３には容器内の物質名の他、メーカー、ロット番号、製造年月日等管理に必要となる情報が記録されている。

図６には本願発明に係る作業の進行の概要が記載されている。以下、図１で示される構成において作業現場１００で反応容器１０１を用いて製品「銘柄A」の製造を行う過程を図６を用いて説明する。作業現場１００の担当者は端末装置１０２を装着し電源をオンとする。この電源の投入により自動的に、あるいは担当者が端末に設けられた入力部のキーを操作することにより中央処理部３００に作業の開始を通知する（６００）。中央処理部３００は作業現場１００から送信された作業の開始を知らせる信号により、中央制御装置３０１内の作業現場管理部３２０が起動され、作業現場１００用の作業領域３３０を検査する。作業領域３３０がクリアされているか否かにより、作業現場１００は新規の作業を開始するのか、あるいは製造過程の途中にあり新たな手順を開始するのかを決定する（６０１）。作業現場管理部３２０が作業領域３３０はクリアされていることを検知すると、作業現場１００からの今回の通知は新たな作業の開始を示すものであることがわかり、ステップ６０２へ進む。ステップ６０２で手順管理部は新規の作業を開始するための手続きを実行し、製造する製品および担当者の特定を要求する音声データを音声データ作成部３１３で作成し端末１０２に送信する。

中央処理部３００から指示を受けた作業現場の担当者は自己の氏名を呼称し、製造すべき製品の銘柄、工程名、製造所、作業記録番号、使用する原材料名等予め定められた項目を呼称する。呼称された音声は端末装置１０２内の音声認識部１１３で認識されインタフェース１１４を介して中央処理部３００に送られる（６０３）。中央処理部３００の製品手順検索部３１２は端末装置１０２から送られた来た銘柄等上記データに基づいて製品手順データベース３０２を検索する。製品手順データベース３０２には製造される製品対応に、製品名称とその製品を特定するための情報である工程名、製造所、作業記録番号、各製造手順で使用される原材料名等がレコードの形式で記憶されており、呼称された項目と記憶されている項目データが一致するレコードを検索する（６０４）。一致する製品が発見できなかった場合は、担当者が認識し呼称した内容に誤りが有ったと判断され担当者の端末装置１０２を介して確認と再呼称を要求する（６０６）。

ステップ６０４の検索により該当項目が発見されるとステップ６０７に進み、検索された製品の作成を管理するため、作業現場１用管理部データ領域３３０を初期化する（６０７）。ここで検索され読み出されたレコードを展開し、レコード内に記録されている作業手順、各手順で使用する原材料に関する情報等を例えばテーブルの形式でデータ領域３３０に記憶される。データ領域３３０に記憶されたデータは作業の進行に伴い各手順で担当者に出すべき指示を決定するために使用され、また各手順の担当者名、開始日時、終了日時等を記憶し作業の進行管理に用いられる。

各作業現場には作業に必要な原材料を確保する必要があり、また作業の進行を管理するためには作業現場で確保されている原材料の種別と量を管理する必要がある。そのため作業現場１用の管理部データ領域３３０には作業現場１に確保されている原材料の種別及びその量が予め記憶されている。ステップ６０４で検索された製品レコードから当該製品の製造に必要とする原材料とその数量を知り、前記データ領域３３０に記憶されている現場での確保データと比較する事により、作業現場に必要とする原材料が確保されているか否かを判断する。ステップ６０８および６０９で上記の検証を行い必要資材が不足している場合には、保管庫４００に原材料名および数量を指定して出庫依頼をする。ステップ６１０で出庫の依頼を受けた保管庫４００の担当者は該当原材料の容器を必要量現場に搬送するとともに、中央処理部３００に出庫が完了した旨報告する。中央処理部３００はステップ６１１で作業現場に確保されている原材料の種別及びその量に関するデータを更新する。ステップ６０９で作業現場に確保されている原材料に不足がないと判断された場合、あるいはステップ６１１で不足分が充足された後、ステップ６１２で中央処理部３００は作業現場に作業開始の指示を出す。その際データ領域３３０に作業現場に作業開始の指示が出されたことが時刻と共に記憶される。

作業開始の指示が出されると作業現場の担当者は自己の氏名と共に第１手順の開始を呼称する（６１３）。この音声は音声認識部１１３を介して中央処理部３００へ送られ、中央処理部３００はデータ領域３３０を検査し実行すべき手順が第１手順であることを確認し、データ領域３３０を更新すると共に第１手順の開始の許可を端末１０２を介して担当者に与える（６１４）。ステップ６１５で担当者は使用する原材料の容器４０５に添付されたラベル４０３にバーコード等の形式で記入されているデータを端末機１０２に付属しているスキャナーを用いて読み取る。スキャナーで読み取られたデータはインターフェース１１４を介して中央処理部３００に送られる（６１５）。中央処理部３００ではスキャナで読みとられた原材料の容器に関する情報とステップ６０７でデータ領域３３０に記憶された作業手順に関する情報中、第１手順で使用される原材料に関するデータと比較する（６１７）。両者が不一致の場合、担当者が原材料の容器を誤った可能性が高いため、中央処理部３００は担当者に再確認を要求し（６１８）、例えばステップ６１４から再実行する。両者が一致すると中央処理部３００は担当者に第１手順の作業内容の呼称を要求する（６１９）。

作業内容の呼称を求められた担当者はステップ６２０で当該作業内容に関して予め定められている項目、例えば原材料名、メーカー名、ロット番号、温度、ペーハー、使用量等を呼称する。呼称された音声は音声認識部１１３を介して中央処理部３００へ送られる。中央処理部３００は送られてきた呼称データをデータ領域３３０に記憶された作業手順に関する情報中の第１手順データと比較し（６２１）両者の一致／不一致を検証する（６２２）。比較の結果が不一致の場合、担当者が作業内容に関して誤解をしている可能性が高いため、中央処理部３００は担当者に確認を要求し（６２３）、例えばステップ６１４から再実行する。両者が一致すると中央処理部３００は担当者に当該原材料の使用を許可し、データ領域３３０を更新する（６２４）。

現場担当者は許可された原材料を反応容器に投入し、作業完了の報告を中央処理部３００に行う（６２５）。報告を受けた中央処理部３００はデータ領域３３０の第１段階に関するデータに作業完了日時等、必要情報を書込む（６２６）。この書込により第１手順が終了したことがデータ領域３３０内に示されることになる。なお、各ステップで担当者と中央処理部３００の間で授受された指示および応答の内容は時刻情報と共に逐次作業記録データベースに記録され、障害発生時の対応に使用される。

第１手順の終了後、当該反応の完了を待つこととなる（６２７）。反応の完了に時間を要する場合がある。この場合、端末装置１０２はオフとされ中央処理部３００との接続を断つことが可能である。第１手順の反応が完了し第２手順を再開する時、現場の担当者は端末装置１０２を装着し電源をオンとすることにより中央処理部３００と接続するとステップ６００から実行される。ステップ６０１で中央処理部３００が作業現場１００用の作業領域３３０を検査すると、作業領域３３０には反応容器１０１は製品Ａを製造中であり、第１手順を終了した状態に在ることが記録されている。そのため中央処理部３００は、担当者に次に実行すべき手順が第２手順であることを指示し、自身の処理ステップを６２８とし担当者による次の手順の開始を待つ。

６２７で実行中の手順の反応が終了し次の手順の開始が可能となった時点で、担当者は次に実行すべき手順の準備をする（６２８）。次の手順が存在するとき、例えば第１手順の後に第２手順を実行する場合、第１手順に対してステップ６１３からステップ６２７で実行された手続きが第２手順に対して繰り返えされる。その際ステップ６１４において担当者が呼称した手順とデータ領域３３０に記憶されている手順が一致しなかった場合、担当者が誤った手順を認識している可能性が高く、中央処理部３００は担当者に再確認を求めることとなる。ステップ６２８で全ての手順が完了しているときは、ステップ６２９に進み担当者は作業が全て完了した旨中央処理部３００に報告する。中央処理部３００はこの報告により作業記録を完成させデータベース３０３に記録すると共にデータ領域３３０をクリヤし当該作業現場を未使用の状態とし、次の製品製造に対応する。

本件発明の化学プラントシステムの概要図 作業現場担当者用端末装置の構成図 中央処理部の構成図 製品手順データベースの構成図 作業記録データベースの構成図 本件発明に係る処理手順を示す図 本件発明に係る処理手順を示す図 本件発明に係る処理手順を示す図 本件発明に係る処理手順を示す図 本件発明に係る処理手順を示す図

Claims (11)

1. 作業担当者用端末装置と中央処理部とからなる化学プラントの作業管理方法であって、
   作業担当者用端末装置の音声認識手段により担当者が呼称した製品情報を音声認識し中央処理部に送信するステップと、
   中央処理部が前記製品情報に基づいて製品の製造手順及び使用原材料を記憶する製品手順データベースから対応レコードを検索するステップと、
   作業担当者用端末装置により原材料容器のラベルを読み取り中央処理部に送信するステップと、
   作業担当者用端末装置により担当者が呼称した作業手順に関する呼称を音声認識し中央処理部に送信するステップと、
   中央処理部により原材料容器のラベル情報及び担当者が呼称した作業手順に関する情報を前記対応レコードと比較しラベル情報及び作業手順に関する情報が対応レコードと一致するか否か判断するステップと、
   ラベル情報及び作業手順に関する情報が対応レコードと一致したとき作業開始の指示を、一致しなかったとき誤り情報を作業担当者用端末装置へ送信するステップからなる方法。
2. 請求項１記載の方法であって、原材料容器のラベルの情報がバーコードで記録されていることを特徴とする方法。
3. 請求項１記載の方法であって、化学物質の製造が複数の作業手順からなり、各作業手順毎に原材料容器のラベル情報及び担当者が呼称した作業手順に関する情報を前記対応レコードと比較することを特徴とする方法。
4. 請求項１記載の方法であって、製品手順データベースは各製品対応に作業手順と各作業手順で使用される原材料の名称、特性、数量からなるレコードを記録していることを特徴とする方法。
5. 請求項１記載の方法であって、中央処理部から作業担当者用端末装置への指示は音声によっておこなわれることを特徴とする方法。
6. 請求項１記載の方法であって、作業担当者用端末装置から中央処理部へ転送された情報を所定の書式に変換して記録することを特徴とする方法。
7. 請求項１記載の方法であって、中央処理部が製品手順データベースから対応レコードを検索した後、原材料の保管庫に必要とする原材料の出庫を依頼することを特徴とする方法。
8. 請求項１記載の方法であって、中央処理部が複数の作業現場を管理することを特徴とする方法。
9. 請求項１記載の方法であって、データの授受が無線によって行われることを特徴とする方法。
10. 作業担当者用端末と中央処理部とからなる化学プラントの作業管理システムであって、
    作業担当者用端末の音声認識部により担当者が呼称した製品情報を音声認識し中央処理部に送信する手段と、
    中央処理部が前記製品情報に基づいて製品の製造手順及び使用原材料を記憶する製品手順データベースから対応レコードを検索する手段と、
    作業担当者用端末により原材料容器のラベルを読み取り中央処理部に送信する手段と、
    作業担当者用端末により担当者が呼称した作業手順に関する呼称を音声認識し中央処理部に送信する手段と、
    中央処理部により原材料容器のラベル情報及び担当者が呼称した作業手順に関する情報を前記対応レコードと比較しラベル情報及び作業手順に関する情報が対応レコードと一致するか否か判断する手段と、
    ラベル情報及び作業手順に関する情報が対応レコードと一致したとき作業開始の指示を、一致しなかったとき誤り情報を作業担当者用端末装置へ送信する手段からなるシステム。
11. 化学プラントの作業を管理するプログラムであって、
    担当者が呼称した製品情報を受信するステップと、
    前記製品情報に基づいて製品の製造手順及び使用原材料を記憶する製品手順データベースから対応レコードを検索するステップと、
    原材料容器のラベルの情報を受信するステップと、
    担当者が呼称した作業手順に関する音声を音声認識し中央処理部に送信するステップと、
    中央処理部により原材料容器のラベル情報及び担当者が呼称した作業手順に関する情報を前記対応レコードと比較し、ラベル情報及び作業手順に関する情報が対応レコードと一致するか否か判断するステップと、
    ラベル情報及び作業手順に関する情報が対応レコードと一致したとき作業開始の指示を、一致しなかったとき誤り情報を作業担当者用端末装置へ送信するステップからなるプログラム。