JP2018097791A - プロセス監視装置、プロセス監視システム及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
前記プロセスで用いる物理量及び前記物理量が計測された計測時刻を少なくとも示す運転データを記憶する第1記憶部と、
前記プロセスにおいて、過去に発生した過去イベントの内容及びイベント発生時刻を少なくとも示すログデータを記憶する第2記憶部と、
前記運転データ又は前記ログデータを所定の時間単位ごとに分割してデータ系列を生成するデータ生成部と、
前記プロセスにおける要素状態を構成する構成要素及び前記構成要素のそれぞれの構成割合を抽出する抽出部と、
前記データ系列に含まれる前記要素状態及び前記要素状態のそれぞれの構成割合を分析する分析部と、
前記運転データ又は前記ログデータのうち、所定期間内に取得された比較用データ系列と同一又は類似の前記データ系列を検索する検索部と
を含む。
1.第1実施形態の全体構成例
2.第1実施形態に係るプロセス監視装置のハードウェア構成例
3.第1実施形態に係るプロセス監視装置による全体処理例
4.第1実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例
5.第2実施形態に係るプロセス監視装置による全体処理例
6.第2実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例
7.第3実施形態に係るプロセス監視装置による全体処理例
8.第3実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例
9.第4実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例
10.第5実施形態に係るプロセス監視装置による全体処理例
11.第5実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例
(第1実施形態)
≪ 1.第1実施形態の全体構成例 ≫
図1は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置を用いる全体構成の一例を示すシステム図である。例えば、図示するように、プロセス監視装置10を用いたプロセス監視システム1は、プラントを監視する。具体的には、例えば、プロセス監視システム1は、プロセス監視装置10と、入出力装置11と、制御装置12と、運転データを記憶する第1データベースDB1と、ログデータを記憶する第2データベースDB2とを有する。
図7は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。具体的には、プロセス監視装置10は、CPU(Central Processing Unit)101と、記憶装置102と、ネットワークI/F(interface)103と、入力I/F104と、出力I/F105とを有する。つまり、プロセス監視装置は、あらかじめインストールされるプログラムに基づいて所定の手順を実行するコンピュータである。
プロセス監視装置10は、あらかじめ図8に示すような処理(以下「オフライン処理」という。)を行い、オフライン処理が完了した後、図16に示すような処理(以下「オンライン処理」という。)を行う。
ステップS101では、プロセス監視装置は、運転データ及びログデータを取得し、取得した運転データ及びログデータを記憶する。例えば、図1に示す全体構成では、プロセス監視装置は、第1データベースDB1(図1参照)から図5に示すような運転データを取得する。また、図1に示す全体構成では、プロセス監視装置は、第2データベースDB2(図1参照)から図6に示すようなログデータを取得する。
ステップS102では、プロセス監視装置は、運転データ又はログデータに基づいて履歴データを生成する。まず、プロセス監視装置は、運転データ及びログデータを時系列順に合わせて履歴データとする。
ステップS103では、プロセス監視装置は、運転データ、ログデータ又は履歴データを分割してデータ系列を生成する。具体的には、分割は、以下のように行われる。
図8に戻り、ステップS104では、プロセス監視装置は、要素状態を抽出する。抽出は、以下のような処理によって実現される。
ステップS201では、プロセス監視装置は、データ系列に含まれるログを抽出する。プロセス監視装置は、データ系列の期間に発生したイベントのログを、抽出する。
ステップS202では、プロセス監視装置は、データ系列に含まれるパターンを抽出する。パターンは、物理量が変動する傾向又はイベントに対する変動等である。具体的には、該当するデータ系列において、物理量が上昇傾向であると、パターンは、「1」とカウントされる。他にも、パターンは、物理量と、イベントとの関係に基づいて定義されてもよい。例えば、プラントにおいて、バルブを開けるというイベントが発生したとする。このイベント発生後、プラントにおいて、流量が上昇する、又は、圧力が下がる等といった物理量の変動がある。このように、イベントが発生すると、物理量に起こる変動をパターンと定義してもよい。
ステップS203では、プロセス監視装置は、ログ及びパターンに基づいて、要素状態を抽出する。例えば、抽出結果は、以下のようになる。
図8に戻り、ステップS105では、プロセス監視装置は、データ系列を分析する。例えば、分析は、以下のような処理によって実現される。
ステップS301では、プロセス監視装置は、要素状態の抽出結果を取得する。図8に示すステップS104が行われると、例えば、図13に示すような抽出結果、すなわち、要素状態が抽出される。そして、ステップS301は、複数の要素状態が抽出された後に行われる。
ステップS302では、プロセス監視装置は、データ系列に含まれる要素状態と構成割合を分析する。なお、分析は、トピックモデル分析によって実現するのが望ましい。このように、分析が行われると、データ系列を構成する要素状態と、各要素状態のそれぞれの構成割合とが分析結果として出力される。
ステップS303では、プロセス監視装置は、各データ系列を分析した結果を出力する。例えば、分析結果は、以下のように出力される。
ステップS401では、プロセス監視装置は、比較用データ系列を取得する。比較用データ系列は、オペレータが指定した所定期間内に取得された運転データ又はログデータである。例えば、所定期間を直近の1時間と指定する場合には、比較用データ系列は、現時点から1時間前までに取得された運転データ及びログデータが比較用データ系列となる。
ステップS402では、プロセス監視装置は、要素状態の抽出結果を取得する。例えば、図14に示すステップS301と同様に、抽出結果が取得される。
ステップS403では、プロセス監視装置は、比較用データ系列に含まれる要素状態と構成割合を分析する。例えば、ステップS403では、プロセス監視装置は、図14に示すステップS302と同様の方法によって、比較用データ系列に含まれる要素状態と構成割合を分析する。このように分析が行われると、例えば、図15に示すように、プロセス監視装置は、比較用データ系列を分析することができる。そして、このような分析結果があると、プロセス監視装置は、比較用データ系列に含まれる要素状態と構成割合を把握することができる。したがって、プロセス監視装置は、あらかじめオフライン処理によって分析されるデータ系列の要素状態及び構成割合と、比較用データ系列に含まれる要素状態及び構成割合とを比較することができる。
ステップS404では、プロセス監視装置は、比較用データ系列と同一又は類似のデータ系列を検索する。例えば、検索は、以下のように、類似度を計算して行う処理である。
図19は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、プロセス監視装置10は、図示するように、第1記憶部FN1と、第2記憶部FN2と、データ生成部FN3と、抽出部FN4と、分析部FN5と、検索部FN6とを含む機能構成である。
第2実施形態は、例えば、第1実施形態と同様の全体構成及びハードウェアによって実現される。第1実施形態と、第2実施形態とを比較すると、全体処理が異なる。以下、異なる点を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図21は、本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置が全体処理で行うオンライン処理の一例を示すフローチャートである。第2実施形態は、第1実施形態と比較すると、オンライン処理が異なる。具体的には、図21に示すオンライン処理には、図16に示す処理の後に、ステップS501が加わる点が異なる。
ステップS501では、プロセス監視装置は、過去データに基づいて、様々な情報を表示する。まず、過去データは、ステップS404によって検索される、比較用データ系列と同一又は類似のデータ系列及びデータ系列と関連付けされて記憶されるデータ等である。すなわち、プロセス監視装置は、データ系列と関連付けて、様々なデータをオペレータの操作によって過去データとしてあらかじめ記憶する。
図22は、本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、プロセス監視装置10は、図示するように、第1記憶部FN1と、第2記憶部FN2と、データ生成部FN3と、抽出部FN4と、分析部FN5と、検索部FN6と、情報表示部FN7とを含む機能構成である。第1実施形態、すなわち、図19に示す機能構成と比較すると、第2実施形態におけるプロセス監視装置10は、情報表示部FN7を更に含む機能構成である点が異なる。以下、異なる点を中心に図示する機能構成例を説明する。
≪ 7.第3実施形態に係るプロセス監視装置による全体処理例 ≫
第3実施形態は、例えば、第1実施形態と同様の全体構成及びハードウェアによって実現される。第1実施形態と、第3実施形態とを比較すると、全体処理が異なる。以下、異なる点を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
ステップS601では、プロセス監視装置は、勤務データを入力する。勤務データは、各オペレータのそれぞれの勤務状況を示すデータである。まず、プラントにおいて以下のように、複数のオペレータが勤務する場合を例にする。
図32は、本発明の第3実施形態におけるプロセス監視装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、プロセス監視装置10は、図示するように、第1記憶部FN1と、第2記憶部FN2と、データ生成部FN3と、抽出部FN4と、分析部FN5と、検索部FN6と、第3記憶部FN8とを含む機能構成である。第1実施形態の機能構成と比較すると、第3実施形態におけるプロセス監視装置10は、第3記憶部FN8を更に含む機能構成である点が異なる。以下、第1実施形態と異なる点を中心に図示する機能構成例を説明する。
第4実施形態は、例えば、第1実施形態と同様の全体構成及びハードウェアによって実現される。また、第4実施形態は、第3実施形態と比較すると、機能構成が異なる。以下、異なる点を中心に説明し、他の実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図35は、本発明の第4実施形態におけるプロセス監視装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、プロセス監視装置10は、図示するように、第1記憶部FN1と、第2記憶部FN2と、データ生成部FN3と、抽出部FN4と、分析部FN5と、検索部FN6と、情報表示部FN7と、第3記憶部FN8とを含む機能構成である。
第5実施形態は、例えば、第1実施形態と同様の全体構成及びハードウェアによって実現される。また、第5実施形態は、第2実施形態と比較すると、オンライン処理及び機能構成が異なる。以下、異なる点を中心に説明し、他の実施形態と同様の構成には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図38は、本発明の第5実施形態におけるプロセス監視装置が全体処理で行うオンライン処理の一例を示すフローチャートである。図示する処理は、図21に示す処理と比較すると、ステップS701が加わる点が異なる。また、図示するように、オンライン処理は、ステップS702が加わる処理であるのが望ましい。
ステップS701では、プロセス監視装置は、優先度を決定する。まず、ステップS404による検索によって、複数の過去データが検索される場合がある。そして、優先度は、このように複数の過去データが検索された場合において、後段のステップS501において表示する順序である。
ステップS702では、プロセス監視装置は、理由を入力する。具体的には、ステップS501が行われると、例えば、図24に示すように、「参照過去事例」、「操作手順及び「参照した資料」等の情報が、「過去事例1」、「過去事例2」及び「過去事例3」のように、複数表示される。次に、オペレータは、第1表示画面PNL1(図24参照)から、プロセス監視装置に表示させる資料等を選択する操作を行う。
図39は、本発明の第5実施形態におけるプロセス監視装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、プロセス監視装置10は、図示するように、第1記憶部FN1と、第2記憶部FN2と、データ生成部FN3と、抽出部FN4と、分析部FN5と、検索部FN6と、情報表示部FN7と、優先度決定部FN9とを含む機能構成である。また、プロセス監視装置10は、図示するように、理由入力部FN10を含む機能構成であるのが望ましい。
なお、本発明の一実施形態に係る各処理の全部又は一部は、低水準言語、高水準言語又はこれらを組み合わせて記述されるコンピュータに、プロセス監視方法を実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。すなわち、プログラムは、情報処理装置等のコンピュータに各処理の全部又は一部を実行させるためのコンピュータプログラムである。
10 プロセス監視装置
D1 運転データ
D2 ログデータ
D3 データ系列
D4 比較用データ系列
D5 勤務データ
FN1 第1記憶部
FN2 第2記憶部
FN3 データ生成部
FN4 抽出部
FN5 分析部
FN6 検索部
FN7 情報表示部
FN8 第3記憶部
FN9 優先度決定部
FN10 理由入力部
Claims (14)
- プラントで行われるプロセスを監視するプロセス監視装置であって、
前記プロセスで用いる物理量及び前記物理量が計測された計測時刻を少なくとも示す運転データを記憶する第1記憶部と、
前記プロセスにおいて、過去に発生した過去イベントの内容及びイベント発生時刻を少なくとも示すログデータを記憶する第2記憶部と、
前記運転データ又は前記ログデータを所定の時間単位ごとに分割してデータ系列を生成するデータ生成部と、
前記プロセスにおける要素状態を構成する構成要素及び前記構成要素のそれぞれの構成割合を抽出する抽出部と、
前記データ系列に含まれる前記要素状態及び前記要素状態のそれぞれの構成割合を分析する分析部と、
前記運転データ又は前記ログデータのうち、所定期間内に取得された比較用データ系列と同一又は類似の前記データ系列を検索する検索部と
を含むプロセス監視装置。 - 前記抽出部及び前記分析部は、トピックモデル分析によって、抽出及び分析を行う請求項1に記載のプロセス監視装置。
- 前記検索部は、前記データ系列と、前記比較用データ系列との類似度を計算する請求項1又は2に記載のプロセス監視装置。
- 前記類似度は、前記比較用データ系列を構成する複数の要素状態のそれぞれの構成割合と、前記データ系列を構成する複数の要素状態のそれぞれの構成割合との差に基づいて計算される請求項3に記載のプロセス監視装置。
- 前記検索部によって検索される前記比較用データ系列と同一又は類似の前記データ系列に係るデータを含む過去データに基づいて、情報を表示する情報表示部を更に含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプロセス監視装置。
- 前記過去データに基づいて、前記情報は、前記過去イベントに対して行われた操作手順、使用された資料又はこれらの組み合わせを示す請求項5に記載のプロセス監視装置。
- 前記過去データに基づいて、前記情報は、前記過去イベントを発生させた原因を示す請求項5又は6に記載のプロセス監視装置。
- 前記プラント又は前記プラントが有する機器に対して操作手順を行うオペレータの勤務状況を示す勤務データを記憶する第3記憶部と、
前記勤務データに基づいて、前記オペレータの習熟度を判定する請求項1乃至7のいずれか1項に記載のプロセス監視装置。 - 前記習熟度と、前記操作手順とが関連付けして記憶される請求項8に記載のプロセス監視装置。
- 前記検索部は、前記習熟度に基づいて検索を行う請求項8又は9に記載のプロセス監視装置。
- 前記検索部は、前記習熟度に基づいて、複数の習熟度に係る操作手順、使用された資料又はこれらの組み合わせを検索する請求項10に記載のプロセス監視装置。
- 前記検索部による検索結果に基づいて表示される情報に、優先度を決定する優先度決定部を更に含む請求項1乃至11のいずれか1項に記載のプロセス監視装置。
- プラントで行われるプロセスを監視し、かつ、1以上の情報処理装置を有するプロセス監視システムであって、
前記プロセスで用いる物理量及び前記物理量が計測された計測時刻を少なくとも示す運転データを記憶する第1記憶部と、
前記プロセスにおいて、過去に発生した過去イベントの内容及び前記過去イベントが発生したイベント発生時刻を少なくとも示すログデータを記憶する第2記憶部と、
前記運転データ又は前記ログデータを時系列順にした履歴データを所定の時間単位ごとに分割してデータ系列を生成するデータ生成部と、
前記プロセスにおける要素状態を構成する構成要素及び前記構成要素のそれぞれの構成割合を抽出する抽出部と、
前記データ系列に含まれる前記要素状態及び前記要素状態のそれぞれの構成割合を分析する分析部と、
前記運転データ又は前記ログデータのうち、所定期間内に取得された比較用データ系列と同一又は類似の前記データ系列を検索する検索部と
を含むプロセス監視システム。 - プラントで行われるプロセスを監視するコンピュータにプロセス監視方法を実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータが、前記プロセスで用いる物理量及び前記物理量が計測された計測時刻を少なくとも示す運転データを記憶する第1記憶手順と、
前記コンピュータが、前記プロセスにおいて、過去に発生した過去イベントの内容及び前記過去イベントが発生したイベント発生時刻を少なくとも示すログデータを記憶する第2記憶手順と、
前記コンピュータが、前記運転データ又は前記ログデータを時系列順にした履歴データを所定の時間単位ごとに分割してデータ系列を生成するデータ生成手順と、
前記コンピュータが、前記プロセスにおける要素状態を構成する構成要素及び前記構成要素のそれぞれの構成割合を抽出する抽出手順と、
前記コンピュータが、前記データ系列に含まれる前記要素状態及び前記要素状態のそれぞれの構成割合を分析する分析手順と、
前記コンピュータが、前記運転データ又は前記ログデータのうち、所定期間内に取得された比較用データ系列と同一又は類似の前記データ系列を検索する検索手順と
を実行させるためのプログラム。
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