JP2010108079A - プラント操業支援装置、プラント操業支援方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロセスに対する操作と前記操作によるプロセスデータの変化との組み合わせを含む操業パターンを蓄積しておく操業パターンデータベースと、前記操業パターンを参照しかつ外部操作に基づいて前記操業パターンを改変して前記プロセスへの操業指令を作成する操業指令部とを有するプラント操業支援装置であって、前記操業指令部での前記操業パターンの改変を検出する操業パターン改変検出部と、検出された前記改変の内容に基づいて前記操業パターンを編集する操業パターン編集部と、を有する。
【選択図】図1
Description
多くのプラント管理システムでは運転の自動化が進められているが、例えば複雑な反応系を有するプロセスについては、熟練したオペレータによる判断およびプロセスの応答を参照しながらの細かな操作が必要とされている。
また、高炉のような複雑なプロセスにおいては、任意の部位の温度上昇など一つの現象に対して複数の原因が存在することがあり、これに対する対応方法も複数存在する。このようなプラントでは、その時々の周囲の状況までを的確に判断し、同じ温度上昇という現象に対して臨機応変に対応し、一つの操作によって変化したプラントの状況から本質的な要素を推定し、更に新たな操作を補う等する必要がある。
このようなプラント運転支援装置としては、過去のアラーム(異常)や操業パターンに対する事象を特徴量抽出して事象データベースとして保存しておき、現在のプラントデータと類似した事象を前記事象データベースから検索して提示してプラント運転を支援するものがある(特許文献1)。
さらに、より複雑な系における操業判断に適切な支援を行えるようにするために、過去の操業におけるオペレータのコメントなどを記録しておき、操業パターンによる操作ガイドを行うとともに、過去の操業実績から現状に応じたガイダンス表示を行うことで、柔軟な対応ができるようにしたものも開発されている(特許文献2)。
特許文献2に記載されたプラント運転支援装置では、操業パターンによる操作ガイドに加えて過去実績に基づくガイダンス表示により、柔軟な操作をも行うことができ、前述した特許文献1における問題を解消できる。
しかし、特許文献2に記載されたプラント運転支援装置においても、操業パターンは予め過去実績や熟練者の知識に基づいて編集され、固定的な操業パターンとして蓄積されているものである。このため、より柔軟な操業支援効果が十分でないとともに、中長期的な操業内容の変化などに対応するために、定期的な操業パターンの見直しなどの保守が煩雑になる可能性がある。
前記操業指令部での前記操業パターンの改変を検出する操業パターン改変検出部と、
検出された前記改変の内容に基づいて前記操業パターンを編集する操業パターン編集部と、を有することを特徴とする。
前記操業パターン改変検出部は、前記改変として前記操業パターンに含まれる操作の変更、省略、追加の少なくとも何れかを検出することが望ましい。
このような本発明では、改変の対象である操作について、その改変の属性を変更、省略、追加に分類しておくことで、各々の処置を適切に行うことができる。
前記操業パターン改変検出部で検出された前記改変の検出履歴を蓄積する検出履歴データベースと、前記操作の変更、省略、追加の何れかが予め指定された累積回数になった際に前記改変の内容を前記操業パターン編集部へ送る頻度検出部と、を有することが望ましい。
このような本発明では、変更、省略、追加の何れかが予め指定された累積回数になった場合にのみ改変を反映した改訂を行うことで、繰り返し行われた頻度の高い改変のみに対応することができ、単発の改変などによる過剰な改訂を回避することができる。
前記操業パターン編集部は、前記改変の内容に基づいて編集した改訂操業パターンを表示し、オペレータの確認を得てから前記操業パターンデータベースに登録することが望ましい。
このような本発明では、改訂操業パターンをオペレータの確認を得てから操業パターンデータベースに登録するため、システムによる過剰な改訂などを未然に回避でき、操業上有効と考えられる改訂のみを蓄積することができる。
前記操業指令部での前記操業パターンの改変を検出するステップと、
検出された前記改変の内容に基づいて前記操業パターンを編集するステップと、を有することを特徴とする。
本発明のコンピュータプログラムは、コンピュータシステムに読み込み可能で、このコンピュータシステムを前述した本発明のプラント操業支援装置として機能させることを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、コンピュータで読み取り可能であって、前述した本発明のコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とする。
これらの本発明では、前述した操業支援装置で説明したものと同様の作用効果が得られる。
図1において、プラント10は例えば製鉄所の高炉プラントであり、内部において複雑なプロセスが実施される。
プラント操業支援装置20は、本発明に基づいてプラント10の操業支援を行うものであり、プラント10の操業実績を記録する操業実績データベース21、プラント10の操業パターンを記録する操業パターンデータベース22、操業実績データベース21を管理する操業実績管理部23、操業実績データベース21および操業パターンデータベース22の情報を参照してプラント10への操業指令を行う操業支援部24、操業パターンデータベース22を管理する操業パターン管理部25を有する。
操業実績データベース21に蓄積された操業実績データは、現在の操業状況と同じようなパターンを検索し参照することで操業支援に活用される。また、操業実績データを解析することでプロセスの異常解析などに利用され、操業パターンデータベース22に記録される操業パターンの作成にも操業実績データが参照される。
操業パターンとは、現在のプロセス状況に対して適切とされる一連の操作を指定するものであり、同様なプロセス状況に対する過去の操作実績を参照して定型化されたものである。
操業パターンは、後述するようにシステムにより適用可能な候補が選択され(図5参照)、オペレータが選択することで選択した操業パターンに基づく一連の操作指令が出される。操業パターンは、プラント10の状態変化に応じて途中で条件分岐するものとされ、画面(例えば後述する操業支援部24の表示装置242)に表示された場合にはいわゆるフローチャートのような分岐パターンとして表れる(図2および図3参照)。
図2において、表示画面30には、中央に操業パターン31が表示され、画面上部に実行条件部32、画面下部にコメント欄33が表示されている。
操業パターン31は、オペレータによる操作(図中の「操作1」など)と、その結果となるプロセスデータ判定(図中「プロセスデータ判定1」など)との対を基本単位とし、プロセスデータ判定でプロセスデータの基準値と実際値とを比較することで分岐するパターンとなっている。オペレータは、操業パターンに従って操作を行い、その反応によって次の操作を選択することになる。この操作については後に詳述する。
実行条件部32は、現在のプラント10において、操業パターンを適用できる条件が一つ以上ある場合にボタンとして表示される。実行条件部32のボタンのそれぞれには、操業パターンを実行するための条件が格納されている。例えば、ある操業パターンAを実行するための条件が、溶銑温度が1500℃以下で、炉内圧損が2気圧以上である場合は、その条件が格納される。
コメント欄33には、現在表示している操業パターンに対して過去にオペレータが追加した操業メモが表示される。現状で追加したいコメントがあれば、オペレータは操業メモとして記録しておくことができる。
操業実績蓄積部231は、操業実績データベース21に操業実績データを蓄積するものである。具体的に、操業実績蓄積部231は、プラント10から定常的にプロセスデータを収集するとともに、操業支援部24から操作指令データがプラント10へ与えられた際にこれを収集する。
本実施形態においては、後述する操業パターンの改変の検出あるいは操業パターンの編集のために、操業実績データは操業支援部24で現在実行中の操業パターンに紐付けて記録される。
操業実績データは、操作指令データ(例えばオペレータによるプラントの操作量、操作時間間隔など)に加えて、操作に伴うプロセスデータの変化(オペレータの操作の結果として表れる温度、圧力、時間等の変化等)が含まれる。
図4には、複数の操業パターンが進行する状態を模式的に示す。
例えば、操業パターンAを実行している間に、操業パターンBの実行条件を満たし、操業パターンBを同時に実行する場合もある。また、操業パターンDを実行 している間に操業パターンEの実行条件を満たし、操業パターンDの実行を一時中断し、操業パターンEの実行が終了した後に、操業パターンDの実行を再開する場合もある。
このような複数の操業パターンが同時進行する場合、温度、圧力等の変化が実行中の操業パターンの操作のどれに関連するものかを明確にする必要がある。このために、操業実績データにはオペレータによるプラントの操作結果も紐付けて記録される。
操業パターン選択部244は、検出された実行可能な全ての操業パターンから、何れかの操業パターンをオペレータに選択させる。
図5において、表示画面には、操業パターンデータベース22に記録されている操業パターンが、オペレータに一目で分かるように操業パターンの名称とともに複数のボタン501,502として表示される。また、操業パターン選択部244で実行条件を満たしていると判別された操業パターンについては、色の異なるボタン502で表示される。
なお、操業パターンの選択画面においては、実行条件を満たしていると判別された操業パターンのみ画面に選択欄を表示するようにしてもよい。
オペレータは、これらの表示された操業パターンから1つの操業パターンを選択し、決定ボタン504をクリックすることにより、操業パターンを選択する。
選択画面にはコメント欄503が設けられており、オペレータは、例えばその操業パターンを選択した理由などを操業メモとして記録しておくことができる。
操業パターンに基づいて操作指令が実行されている間、操作指令部241は表示装置242に進捗状況表示を行う。
図3において、操業パターン31のうち、現在処理が完了した部分は太い点線などの強調により完了経路マーカ34が表示され、その先頭に現在位置マーカ35が表示されている。
操作指令部241は、一つの操作(図3では「操作1」)が選択されると、プラント10から関連するプロセスデータを取得し、操業パターンにおける次の操業手順を判定する。例えば、図3の「操作1」が行われると、その操作に基づき温度勾配、反応時間等が異なる場合がある。操作指令部241は、「操作1」に対応する「プロセスデータ判定1」において操作結果としての温度勾配、反応時間等のプロセスデータの動きを参酌し、次に「操作2」を行うのか「操作3」を行うのかを判定し、操業パターンの最終手順まで判定を行う。
具体的には、過去の同じ操業パターンによる操業実績の中から、操作時間間隔、操作量等の特徴量から最も似た操業実績を検索する。操業実績の検索は、まず、操業パターン毎に分類されている過去データに絞り、次に、現在までの操作と判定の経路でさらに絞り込む。そして、操作量(絶対値、操作幅)、判定用プロセスデータ変化量、変化確認までの時間といった評価値で評価関数を作成し、最も近い値を示した過去の操業実績を選択する。そして、検索した操業実績から、現在の実行状況に合わせてガイダンスに必要なデータを作成する。作成されたガイダンスは、表示画面30の操業パターン31に今後の予想経路として表示されるとともに、操業メモがコメント欄33に表示される。
図3において、操業パターン31には、前述した図2と同様に完了経路マーカ34および現在位置マーカ35が表示されているとともに、未完了の部分に前述した操業ガイダンス部245が作成したガイダンスで予想される予想経路マーカ36が太字などの強調で表示される。
また、過去の操業実績において操業メモが入力されている場合は、コメント欄33に操作上の注意点などの操業メモが表示される。また、これ以外にも各操作における操作量、操作時間間隔など、必要な事項が表示される。
このようなコメント欄33の操業メモにより、例えば、過去の操業実績においてそのオペレータが「操作2」において気体流量を数段階に分けて増やした方がより安定すると判断し、その旨の操業メモが残されていると、現在操作しているオペレータがその点について意識をしながら「操作2」を行うことができる。また、例えば、過去の操業実績においてそのオペレータが「操作4」の段階において、炉内温度などプロセスデータにばらつきがある場合の対処法などをノウハウとして操業メモに残すことにより、現在操作しているオペレータがそのノウハウに沿って「操作4」を行うことができる。
また、操業パターン改訂部251に対するオペレータの操作、操業メモ編集部252へのオペレータの入力を行うために、操業パターン管理部25には表示装置258および入力装置259が接続されている。これらの表示装置258および入力装置259は、前述した操業支援部24の表示装置242および入力装置243と兼用でよい。
図8に示すように、操業パターンAでは本来「操作2」だけが行われるべきところ、オペレータにより直後に「操作2A」が追加されていたとする。このような変更が、同じように繰り返された場合、操業パターンAにおける「操作2」部分は、「操作2」単独ではなく「操作2A」を伴うように追加しておいたほうが運用時のオペレータの負荷軽減になる可能性が高い。
図9に示すように、操業パターンAでは本来「操作2」が行われるべきところ、オペレータにより「操作2」が省略されていたとする(「操作2」の不使用)。このような省略が、同じように繰り返された場合、操業パターンAにおける「操作2」は省略することを標準としておいたほうが運用時のオペレータの負荷軽減になる可能性が高い。
検出履歴データベース255は、改変検出部253で検出された改変についての情報を蓄積する。改変に関する情報としては、改変された操業パターン、その実行日時、改変された操作、改変の種別(変更、追加、省略)、改変の内容(変更、追加の内容)が記録される。
ここで、頻度検出部254が操業パターン編集部256に改変に関する情報を送る基準、つまり改訂を実施する判定基準としては、次のような履歴カウントによる判定手法が採用できる(図6の工程S64)。
検出履歴データベース255に蓄積された過去の改変の記録のうち、同じ内容の改変が同じもの(対象の操業パターンおよび操作が同じで、改変の種別および改変の内容が同じもの)が累積して所定の基準数(例えば10個)に達した場合に、改訂を実施する。累積でカウントすることで、標準的な頻繁さを検出できる。
所定の集計期間内に改変が同じものが所定の基準数(例えば5個)に達した場合、改訂を実施する。集計期間を絞ることで集中的な多発状態を検出することができる。
なお、頻度検出部254は、改訂を実施する判定を行った際に、併せてリセット動作を行う(図6の工程S67)。
リセット動作としては、例えば判定の基準としてカウント済の記録に無効マークあるいは済マークを付し、次回の参照の際には重複してカウントすることなく、新たなカウントが行われるようにする手法、あるいはカウンタを使用している場合には単にカウンタを0にリセットするだけでもよい。
これにより、該当する操業パターンは改訂版に書き換えられる。その結果、操業パターン選択部244が次に該当する操業パターンを呼び出す際には、改訂された操業パターンが読み出されることになる。
その結果、本実施形態のプラント操業支援装置20においては、操業パターンを利用した操業支援を行うことができ、現在のプロセス状態に適した操業パターンを選択し、この操業パターンに基づいてプラントからのプロセスデータを参酌しつつプラントの操作を行うことができる。さらに、実際の操業の間に、実行中の操業パターンに対して操作の変更、追加、省略などの改変が頻繁になされる場合、こちらを標準として操業パターンを改訂することができる。
前述した実施形態においては、プラント10とプラント操業支援装置20とは装置が別であり、有線または無線ネットワークを介してプロセスデータや操業パターン実行指示の信号のやり取りを行っているが、プラントと本発明のプラント操業支援装置とが同一の装置として機能することも可能である。
前述した実施形態においては、操業実績データベース21および操業パターンデータベース22がプラント操業支援装置20に内蔵されているが、操業実績データベース21および操業パターンデータベース22の何れかをプラント操業支援装置20の外部に設け、ネットワーク等でプラント操業支援装置20と通信する構成としてもよい。
プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD−ROM、DVD−R)などもある。
20 プラント操業支援装置
21 操業実績データベース
22 操業パターンデータベース
23 操業実績管理部
24 操業支援部
25 操業パターン管理部
30 表示画面
31 操業パターン
34 完了経路マーカ
35 現在位置マーカ
36 予想経路マーカ
32 実行条件部
33 コメント欄
231 操業実績蓄積部
241 操作指令部
242 表示装置
243 入力装置
244 操業パターン選択部
245 操業ガイダンス部
251 操業パターン改訂部
252 操業メモ編集部
253 改変検出部
254 頻度検出部
255 検出履歴データベース
256 操業パターン編集部
258 表示装置
259 入力装置
501,502 ボタン
503 コメント欄
504 決定ボタン
Claims (7)
- プロセスに対するオペレータの指示に基づく操作と前記操作によるプロセスデータの変化との組み合わせを含む操業パターンを蓄積しておく操業パターンデータベースと、前記操業パターンを参照しかつオペレータの指示に基づく操作に基づいて前記操業パターンを改変して前記プロセスへの操業指令を作成する操業指令部とを有し、オペレータへの操業パターンを提示して操業ガイダンスするプラント操業支援装置であって、
前記操業指令部での前記操業パターンの改変を検出する操業パターン改変検出部と、
検出された前記改変の内容に基づいて前記操業パターンを編集する操業パターン編集部と、を有することを特徴とするプラント操業支援装置。 - 請求項1に記載されたプラント操業支援装置において、
前記操業パターン改変検出部は、前記改変として前記操業パターンに含まれる操作の変更、省略、追加の少なくとも何れかを検出することを特徴とするプラント操業支援装置。 - 請求項1または請求項2に記載されたプラント操業支援装置において、
前記操業パターン改変検出部で検出された前記改変の検出履歴を蓄積する検出履歴データベースと、前記操作の変更、省略、追加の何れかが予め指定された累積回数になった際に前記改変の内容を前記操業パターン編集部へ送る頻度検出部と、を有することを特徴とするプラント操業支援装置。 - 前記操業パターン編集部は、前記改変の内容に基づいて編集した改訂操業パターンを表示し、オペレータの確認を得てから前記操業パターンデータベースに登録することを特徴とするプラント操業支援装置。
- プロセスに対するオペレータの指示に基づく操作と前記操作によるプロセスデータの変化との組み合わせを含む操業パターンを蓄積しておくステップと、前記操業パターンを参照しかつオペレータの指示に基づく操作に基づいて前記操業パターンを改変して前記プロセスへの操業指令を作成するステップとを有し、オペレータへの操業パターンを提示して操業ガイダンスするプラント操業支援方法であって、
前記操業指令部での前記操業パターンの改変を検出するステップと、
検出された前記改変の内容に基づいて前記操業パターンを編集するステップと、を有することを特徴とするプラント操業支援方法。 - コンピュータシステムに読み込み可能で、このコンピュータシステムを請求項1に記載のプラント操業支援装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
- 請求項6に記載のコンピュータプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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