JP2017162259A - プラントの運転支援システム及びプラントの運転支援方法 - Google Patents

プラントの運転支援システム及びプラントの運転支援方法 Download PDF

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Abstract

【課題】運転員の運転操作における負荷の軽減を図ることができるプラントの運転支援システム及びプラントの運転支援方法を提供すること。【解決手段】本実施形態に係るプラントの運転ナビゲーションシステム100は、プラント10を制御する制御装置11と、制御装置11を介してプラント10を一括に制御するシステムサーバ20と、システムサーバ20と接続されると共に運転員が携帯可能なクライアントタブレット40と、を備え、システムサーバ20は、プラント10の運転操作の手順を規定した運転手順書を記憶する手順書データ記憶部29と、運転手順書に沿って、該運転手順書の操作ステップの処理を制御装置に実行させる実行制御部と、実行中の操作ステップを含むプラント10の運転状況をクライアントタブレット40に表示させる表示制御部28とを備える。【選択図】図1

Description

本発明は、運転手順書に従って運転操作がなされるプラントの運転支援システム及びプラントの運転支援方法に関する。
従来、プラントの運転操作は、運転員が監視画面を見ながらプラントの運転状況を監視し、運転状況に応じて必要な操作を判断して該操作を行っていた。このため、運転員の操作の負荷が非常に高くなっていた。また、人手による運転操作はヒューマンエラーを招く要因にもなり、ヒューマンエラーは、プラント運転の信頼性低下や稼働率低下を引き起こす可能性があった。
このため、従来、プラントの運転要領を記載した運転要領書を画面表示してプラントの運転支援を行うプラント運転支援装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このプラント運転支援装置は、運転要領書の項目ごとに運転員による処置の確認入力を行うチェック情報と、そのチェック入力結果とを画面表示する。このため、運転員は、運転要領書に従って運転操作を行えばよく、さらに、処置を実行したかどうかを容易に確認することができた。
特開平10−124136号公報
しかしながら、従来の技術においても、運転員がプラントの運転状況を監視し、運転要領書に従って、プラントの運転操作をすることに変わりはなく、運転員の運転操作の負荷の軽減が十分に図れていないといった問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、運転員の運転操作における負荷の軽減を図ることができるプラントの運転支援システム及びプラントの運転支援方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプラントの運転支援システムは、プラントを制御する制御装置と、該制御装置を介してプラントを一括に制御する全体制御装置と、全体制御装置と接続されると共に運転員が携帯可能な情報端末装置と、を備え、全体制御装置は、プラントの運転操作の手順を規定した運転手順書を記憶する記憶部と、運転手順書に沿って、該運転手順書の各操作ステップの処理を制御装置に実行させる実行部と、実行中の操作ステップを含むプラントの運転状況を情報端末装置に表示させる表示制御部と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、実行部が運転手順書に沿って、該運転手順書の各操作ステップの処理を制御装置に実行させるため、運転員が運転操作をする必要がなくなり、運転員の運転操作における負荷の軽減を図ることができる。さらに、表示制御部は、実行中の操作ステップを含むプラントの運転状況を情報端末装置に表示させるため、運転員は運転状況の監視に集中することができ、プラント運転の信頼性及び稼働率の向上を実現できる。
また、全体制御装置は、運転手順書の操作ステップの処理を実行する際に、運転員の承認を要するか否かを設定する承認設定部を備え、運転手順書の手順が承認を要する操作ステップに到達した場合、表示制御部は、情報端末装置に、少なくとも該操作ステップを表示させると共に、運転員に承認を促す案内を行ってもよい。また、承認設定部は、運転手順を自動実行するか、運転員の操作とするかを選択できる機能も備える。
また、実行部は、運転員が承認を行った場合、該操作ステップの処理を制御装置に実行させてもよい。また、全体制御装置は、プラントの運転に関する各種情報を制御装置から取得する情報取得部と、取得した情報を用いて報告書を作成する報告書作成部と、を備えてもよい。
また、本発明は、プラントを制御する制御装置と、制御装置を介してプラントを一括に制御する全体制御装置と、全体制御装置と接続されると共に運転員が携帯可能な情報端末装置と、を備えるプラントの運転を支援する運転支援方法であって、全体制御装置の記憶部にプラントの運転操作の手順を規定した運転手順書を記憶するステップと、全体制御装置の実行部に運転手順書に沿って、該運転手順書の各操作ステップの処理を制御装置に実行させるステップと、全体制御装置の表示制御部に実行中の操作ステップを含むプラントの運転状況を情報端末装置に表示させるステップと、を備えることを特徴とする。
また、運転手順書の操作ステップの処理を実行するに際し、運転員の承認を要するか否かを設定するステップと、運転手順書の手順が承認を要する操作ステップに到達した場合、情報端末装置に、少なくとも該操作ステップを表示させると共に、運転員に承認を促す案内を行うステップと、を備えてもよい。また、運転員が承認を行った場合、該操作ステップの処理を制御装置に実行させてもよい。
本発明によれば、実行部が運転手順書に沿って、該運転手順書の各操作ステップの処理を制御装置に実行させるため、運転員が運転操作をする必要がなくなり、運転員の運転操作における負荷の軽減を図ることができる。さらに、表示制御部は、実行中の操作ステップを含むプラントの運転状況を情報端末装置に表示させるため、運転員は運転状況の監視に集中することができ、プラント運転の信頼性及び稼働率の向上を実現できる。
図1は、本実施形態に係るプラントの運転ナビゲーションシステムの機能構成を示す図である。 図2は、システムサーバ、クライアントタブレット、及び制御装置の動作を示すフローチャートである。 図3は、クライアントタブレットの画面表示の一例を示す図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
図1は、本実施形態に係るプラントの運転ナビゲーションシステムの機能構成を示す図である。運転ナビゲーションシステム(運転支援システム)100は、プラントの運転操作を運転員に代わって自動的に実行する。運転ナビゲーションシステム100は、図1に示すように、複数のプラント10A,10B,10Cをそれぞれ制御する制御装置11A,11B,11Cと、これら制御装置11A,11B,11Cに接続されるサーバ計算機12と、このサーバ計算機12に接続されるシステムサーバ(全体制御装置)20と、このシステムサーバ20と通信可能に接続されるクライアントタブレット(情報端末装置)40とを備える。
プラント10A,10B,10Cは、制御対象機器であり、それぞれが異なる操作手順で運転される別種のプラントであってもよいし、同一の操作手順で並行して運転される同種のプラントであってもよい。これらのプラント10A,10B,10Cを区分けする必要がなければ単にプラント10と示す。制御装置11A,11B,11Cは、上記したプラント10A,10B,10Cの運転をそれぞれ独立して制御する。これら制御装置11A,11B,11Cについても区分けする必要がなければ単に制御装置11と示す。
サーバ計算機12は、制御装置11とシステムサーバ20とを連携させる機能を有するOPCサーバである。本実施形態では、制御装置11は、従来からの既存の設備を用いているため、制御装置11にサーバ計算機12を介して、システムサーバ20を接続することにより、既存のシステムに大きな改修を加えることなく、制御装置11とシステムサーバ20との連携を実現できる。また、制御装置11は、プラント10の運転制御を独立して行うことができるため、例えば、サーバ計算機12やシステムサーバ20の保守または故障時にあっても、プラント10の運転を行うことができる。
システムサーバ20は、制御装置11A,11B,11Cを介して、プラント10A,10B,10Cをそれぞれ一括して制御する。本実施形態では、制御装置11A,11B,11Cは、各プラント10A,10B,10Cの運転制御などを行い、システムサーバ20は、制御装置11A,11B,11Cを統括して、自動運転に関する監視及び操作の部分を統合する機能を有する。システムサーバ20は、図1に示すように、無線通信部21、制御部22、承認設定部23、情報取得部24、報告書作成部25及び記憶部26を備える。
また、クライアントタブレット40は、運転員が携帯する機器であり、このクライアントタブレット40を通じて、システムサーバ20への操作、及び、各プラント10A,10B,10Cの運転状況を監視する。クライアントタブレット40は、無線通信部41、情報表示部42、情報入力部43及び制御部44を備える。情報表示部42は、各種情報が表示される液晶パネルである。情報入力部43は、液晶パネルに重畳されたタッチ入力部であり、無線通信部41を通じて、入力された情報はシステムサーバ20に伝達される。制御部44はクライアントタブレット40全体の動作を制御する。
システムサーバ20の無線通信部21は、クライアントタブレット40の無線通信部41との間で各種情報の通信を行う。制御部22は、制御装置11A,11B,11Cとそれぞれ通信することにより、各プラント10A,10B,10Cの運転を管理するものであり、実行制御部(実行部)27と表示制御部28とを備える。実行制御部27は、プラント10A,10B,10Cごとに事前に設定された運転手順書に従って、この運転手順書の操作ステップを各制御装置11A,11B,11Cに実行させる。運転手順書は、プラント10の運転操作の手順を規定した運転プログラムの一種であり、運転手順書の操作ステップには、操作タグやパラメータ確認対象のタグデータが設定されている。実行制御部27は、これらのタグデータが設定された操作ステップにおいて、制御装置11A,11B,11Cに対して、操作の実行、もしくは、パラメータ(運転に関する各種情報)の取得を実行する。また、運転手順書には、各操作ステップにおける操作事項及び確認事項がテキスト化されて設定されている。このため、例えば、熟練した運転員が作成した操作事項及び確認事項を用いて運転手順書を作成することにより、熟練者の技術を文書として初心者の運転員に伝達することができる。
表示制御部28は、クライアントタブレット40の情報表示部42に各種情報の表示制御を行う。表示制御部28は、通常状態においては、プラント10A,10B,10Cの運転状態をそれぞれ情報表示部42に表示させ、運転員の要求があった場合、各プラント10A,10B,10Cの運転の進捗状況を表示させる。また、表示制御部28は、制御部22が運転手順書に基づき、運転員に操作要求をした場合には、情報表示部42に操作を促す案内を行う。具体的には、運転手順書において、運転員の承認を要する操作ステップが事前に設定されており、手順が該操作ステップに到達した場合、表示制御部28は、この操作ステップを含む運転手順書を情報表示部42に表示させる。
承認設定部23は、運転手順書の操作ステップを制御装置11に実行させる際に、運転員の承認を要するか否かを設定する。操作ステップには、例えば、プラント10のパラメータ(運転に関する各種情報)の取得や、繰り返し操作のように、比較的簡易な操作ステップと、運転員の判断を伴う重要な操作ステップ(HP;ホールドポイント)とが混在している。このため、比較的簡易な操作ステップに関しては、実行制御部27が制御装置11に指示することでプラント10の自動運転を実現することができる。また、重要な操作ステップに関しては、運転員の承認を要することで、該操作ステップの確認を確実に行うことができ、プラントの自動運転を安全に実行できる。このように、承認設定部23は、運転手順書に基づく、各操作ステップを制御装置11に自動実行させるか、運転員の操作とするかを選択できる機能を備えている。
情報取得部24は、プラント10のパラメータ(運転に関する各種情報)を、制御装置11を通じて取得する。具体的には、運転手順書の操作ステップに設定されたパラメータ確認対象のタグデータに基づき、実行制御部27が制御装置11にパラメータ取得要求を指示する。情報取得部24は、制御装置11から送信されたパラメータを取得する。報告書作成部25は、取得したパラメータや、運転手順書に従ってプラントの運転制御情報に基づき、運転報告書(運転日報、運転月報など)や、管理データの帳票を作成する。
記憶部26は、各種情報を記憶するものであり、手順書データ記憶部29、運転データ記憶部30及びユーザ情報記憶部31を備える。手順書データ記憶部29は、上記した運転手順書に関するプログラムデータなどが記憶されている。運転データ記憶部30は、情報取得部24が取得したプラント10のパラメータ(運転に関する各種情報)や、報告書作成部25が作成した運転報告書、帳票などが記憶されている。また、ユーザ情報記憶部31は、運転員や、各種手続きの承認者に関する情報が記憶されている。
また、システムサーバ20は、手順書データ記憶部29に記憶された運転手順書のメンテナンスを行い、手順書内容の見直しや、タグ及びデータアイテムの設定、読込または書込み命令の定義、分岐(判断)条件のプログラム等のメンテナンスを行う機能を有する。また、システムサーバ20は、運転手順書の使用に関する許諾、運転手順書の変更、及び、運転記録などを電子的に行う電子承認機能を有する。
次に、運転ナビゲーションシステムの動作について説明する。図2は、システムサーバ、クライアントタブレット、及び制御装置の動作を示すフローチャートであり、図3は、クライアントタブレットの画面表示の一例を示す図である。プラント10の運転が開始されると(ステップSa1)、システムサーバ20の制御部22は、手順書データ記憶部29から対応する工程の運転手順書を読み出す(ステップSa2)。表示制御部28は、読み出された運転手順書をクライアントタブレット40の情報表示部42に表示させる(ステップSb1)。
情報表示部42には、図3に示すように、運転手順書50が表示される。本実施形態では、情報表示部42には、運転手順書50の一部として、タイトル51と、本運転手順書50を含む操作工程を示す工程フロー52と、各種の運転操作スイッチ53と、各種操作スイッチ54とが表示される。タイトル51は、運転手順書50の内容を示すものであり、運転員がタイトルと、これから操作する工程とを確認できるようになっている。
工程フロー52は、開始から完了までの各操作工程F1〜F6を備えている。表示制御部28は、現在の操作工程F6を他のものと異なる色で表示する。このため、運転員が現在の操作工程を目視により容易に確認できる。
運転操作スイッチ53は、情報表示部42上に形成されたタッチスイッチであり、例えば、「開始」をタッチすると本運転手順書50による制御が開始される。また、各種操作スイッチ54も情報表示部42上に形成されたタッチスイッチであり、例えば、「運転日誌」をタッチすると、運転手順書50が終了した際に、運転報告書や帳票が作成される。これらの運転操作スイッチ53及び各種操作スイッチ54は、情報入力部43として機能する。
また、情報表示部42には、運転手順書50の一部として、作業内容55、番号図面56、操作・確認事項57、確認58、チェック59、指示・確認結果60、HP61の各項目が表示される。作業内容55の欄には、運転手順書50の手順を示す操作手順フロー62が表示される。図3の例では、操作手順フロー62は、3つの操作ステップ62A〜62Cを備えて構成されており、実行中の操作ステップ62Bは、他の操作ステップ62A,62Cと異なる色で表示する。このため、運転員が実行中の操作ステップを目視により容易に確認できる。
番号図面56の欄には、各操作ステップ62A〜62Cに相当する図面の番号が表示される。操作・確認事項57の欄には、各操作ステップ62A〜62Cにおける操作事項及び確認事項が表示される。このため、例えば、不慣れな運転員であっても、操作事項及び確認事項に従うことで確実な操作を行うことができる。
確認58の欄には、プラント10のパラメータ(運転に関する各種情報)を入力する入力欄63が設けられ、この入力欄63に必要なパラメータが入力される。本実施形態では、パラメータの入力は、システムサーバ20(表示制御部28)が自動的に行う。また、チェック59の欄には、操作ステップ62A〜62Cの各項目における完了を示すチェック欄64が設けられる。本実施形態では、チェック欄64への入力は、システムサーバ20(表示制御部28)が、各項目が完了した時点で自動的に行う。
指示・確認結果60の欄には、各操作ステップ62A〜62Cの操作が実行された操作日時が入力される。また、HP(ホールドポイント)61の欄には、各操作ステップ62A〜62Cうち、運転員の承認を要すると設定された操作ステップ62Cに、その旨を示すチェックマーク66が表示される。また、チェックマーク66が表示された操作ステップ62Cのチェック59の欄には、運転員による操作がなされる「再開」ボタン65が表示される。
再び図2に戻り、フローチャートを説明する。運転手順書50が読み出されると、実行制御部27は、運転手順書50の操作手順フロー62の最初の操作ステップ62Aに移行し(ステップSa3)、この操作ステップ62Aに運転員の承認を要する設定がなされているか否かを判定する(ステップSa4)。図3の例では、操作ステップ62Aには、承認設定はされていないため(ステップSa4;No)、実行制御部27は、操作ステップ62Aの操作内容をプラント10の制御装置11に指示し(ステップSa5)、指示された制御装置11は、この操作内容を実行する(ステップSc1)。ここで、例えば、操作ステップの内容に従って、実行制御部27が制御装置11にパラメータの取得を指示した場合、制御装置11は該当するパラメータを取得し、このパラメータをシステムサーバ20の情報取得部24に送信する。送信されたパラメータは、運転データ記憶部30に記憶される。
次に、実行制御部27は、次の操作ステップがあるか否かを判定し、次の操作ステップがなければ(ステップSa6;No)、処理を終了する。一方、次の操作ステップがあれば(ステップSa6;Yes)、次の操作ステップに移行(ステップSa7)し、処理をステップSa4に戻す。
ステップSa4において、例えば、操作ステップ62Cのように、承認設定がされている操作ステップに到達した場合(ステップSa4;Yes)、表示制御部28は、クライアントタブレット40の情報表示部42に、少なくとも操作ステップ62Cを表示させると共に、運転員への承認要求を表示する(ステップSb2)。具体的には、情報表示部42に承認を促すメッセージを表示する。また、メッセージの表示に加えて、音声による承認要求を報知してもよい。また、承認設定がされている操作ステップに到達した場合、実行制御部27は、プラント10の操作手順フロー62を進行せずにその状態で待機する。
運転員が承認要求に応じて、例えば、クライアントタブレット40の情報表示部42に表示された「再開」ボタン65を操作することにより、承認操作を行う(ステップSb3)と、実行制御部27は、操作ステップ62Cの操作内容をプラント10の制御装置11に指示し(ステップSa5)、指示された制御装置11は、この操作内容を実行する(ステップSc1)。
以上、説明したように、本実施形態に係るプラントの運転ナビゲーションシステム100によれば、プラント10を制御する制御装置11と、制御装置11を介してプラント10を一括に制御するシステムサーバ20と、システムサーバ20と接続されると共に運転員が携帯可能なクライアントタブレット40と、を備え、システムサーバ20は、プラント10の運転操作の手順を規定した運転手順書50を記憶する手順書データ記憶部29と、運転手順書50に沿って、該運転手順書50の各操作ステップ62A〜62Cの処理を制御装置11に実行させる実行制御部27を備えるため、運転員がプラントの運転操作をする必要がなくなり、運転員の運転操作における負荷の軽減を図ることができる。さらに、本実施形態に係るプラントの運転ナビゲーションシステム100によれば、システムサーバ20は、実行中の操作ステップを含むプラント10の運転状況をクライアントタブレット40に表示させる表示制御部28を備えるため、運転員はプラントの運転状況の監視に集中することができ、プラント運転の信頼性及び稼働率の向上を実現できる。さらに、従来のように、運転員が各プラント10A〜10Cにそれぞれ専属でなくても運転が可能となるため、1人の運転員が複数のプラント10の運転を監視することができ、人員の低減を図ることができる。
また、本実施形態によれば、システムサーバ20は、運転手順書50の操作ステップ62A〜62Cの処理を実行する際に、運転員の承認を要するか否かを設定する承認設定部23を備え、運転手順書50の手順が承認を要する操作ステップ62Cに到達した場合、表示制御部28は、クライアントタブレット40に、少なくとも該操作ステップ62Cを表示させると共に、運転員に承認を促す案内表示を行うため、重要な操作ステップ62Cに関しては、運転員の承認を要することで、該操作ステップ62Cの確認を確実に行うことができ、ひいてはプラントの自動運転を安全に実行できる。
また、本実施形態によれば、実行制御部27は、運転員が承認を行った場合、該操作ステップ62Cの処理を制御装置11に実行させるため、運転員は確認した上で、承認を行うだけでよく、運転員の運転操作における負荷の軽減を図ることができる。
また、本実施形態によれば、システムサーバ20は、プラント10の運転に関する各種情報を制御装置11から取得する情報取得部24と、取得した情報を用いて報告書を作成する報告書作成部25と、を備えるため、運転報告書や帳票の作成を容易に行うことができる。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態では、情報表示部42に表示される運転手順書50の一例を示したが、表示項目や配置構成など適宜に変更しても良いことは勿論である。
また、本実施形態では、制御装置11とシステムサーバ20とをサーバ計算機12を介して接続しているが、このサーバ計算機12と同様の機能をシステムサーバが備えた構成としてもよい。
10、10A、10B、10C プラント
11、11A、11B、11C 制御装置
20 システムサーバ(全体制御装置)
22 制御部
23 承認設定部
24 情報取得部
25 報告書作成部
27 実行制御部(実行部)
28 表示制御部
29 手順書データ記憶部(記憶部)
30 運転データ記憶部
40 クライアントタブレット(情報端末装置)
42 情報表示部
50 運転手順書
62 操作手順フロー
62A、62B、62C 操作ステップ
100 運転ナビゲーションシステム(運転支援システム)

Claims (7)

  1. プラントを制御する制御装置と、前記制御装置を介して前記プラントを一括に制御する全体制御装置と、前記全体制御装置と接続されると共に運転員が携帯可能な情報端末装置と、を備えるプラントの運転支援システムであって、
    前記全体制御装置は、前記プラントの運転操作の手順を規定した運転手順書を記憶する記憶部と、
    前記運転手順書に沿って、該運転手順書の各操作ステップの処理を前記制御装置に実行させる実行部と、
    実行中の操作ステップを含む前記プラントの運転状況を前記情報端末装置に表示させる表示制御部と、
    を備えることを特徴とするプラントの運転支援システム。
  2. 前記全体制御装置は、前記運転手順書の操作ステップの処理を実行する際に、運転員の承認を要するか否かを設定する承認設定部を備え、
    前記運転手順書の手順が前記承認を要する操作ステップに到達した場合、
    前記表示制御部は、前記情報端末装置に、少なくとも該操作ステップを表示させると共に、運転員に承認を促す案内を行うことを特徴とする請求項1に記載のプラントの運転支援システム。
  3. 前記実行部は、運転員が前記承認を行った場合、該操作ステップの処理を前記制御装置に実行させることを特徴とする請求項2に記載のプラントの運転支援システム。
  4. 前記全体制御装置は、前記プラントの運転に関する各種情報を前記制御装置から取得する情報取得部と、取得した情報を用いて報告書を作成する報告書作成部と、を備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のプラントの運転支援システム。
  5. プラントを制御する制御装置と、前記制御装置を介して前記プラントを一括に制御する全体制御装置と、前記全体制御装置と接続されると共に運転員が携帯可能な情報端末装置と、を備えるプラントの運転支援方法であって、
    前記全体制御装置の記憶部に前記プラントの運転操作の手順を規定した運転手順書を記憶するステップと、
    前記全体制御装置の実行部に前記運転手順書に沿って、該運転手順書の各操作ステップの処理を前記制御装置に実行させるステップと、
    前記全体制御装置の表示制御部に実行中の操作ステップを含む前記プラントの運転状況を前記情報端末装置に表示させるステップと、
    を備えることを特徴とするプラントの運転支援方法。
  6. 前記運転手順書の操作ステップの処理を実行するに際し、運転員の承認を要するか否かを設定するステップと、
    前記運転手順書の手順が前記承認を要する操作ステップに到達した場合、前記情報端末装置に、少なくとも該操作ステップを表示させると共に、運転員に承認を促す案内を行うステップと、
    を備えることを特徴とする請求項5に記載のプラントの運転支援方法。
  7. 運転員が前記承認を行った場合、該操作ステップの処理を前記制御装置に実行させることを特徴とする請求項6に記載のプラントの運転支援方法。
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