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

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 Download PDF

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Abstract

【課題】個別の要素状態を考慮してプロセス監視を行うことを目的とする。【解決手段】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し、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し、前記運転データ及び前記ログデータを合わせた履歴データ、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し、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し、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し、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ことで上記課題を解決する。【選択図】図19

Description

本発明は、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に関する。
従来、制御システム等を有するプラントにおいて、プラントに設置される設備等の異常を検知する方法が知られている。
例えば、プロセス監視診断装置が、最初に、プロセスデータ又は時系列データを属性情報に基づいてクラス分けして、日常パターンと、非日常パターンとに分類する。次に、プロセス監視診断装置は、非日常パターンに基づいて異常診断モデルを作成する。さらに、プロセス監視診断装置は、日常パターンに対する乖離度を抽出する。そして、プロセス監視診断装置は、乖離度を異常診断モデルに適用し、異常を検出する用のデータと、閾値とを比較して、データが示す値が閾値を超えるか否かに基づいて異常レベルを判定する。このようにして、プラント管理者等に、どのようなアクションを起こせばよいかを判断する指針を与える方法が知られている(例えば、特許文献1等)。
特開2014−96050号公報
一般に、プラントは複雑な構造であり、定常運転をしながら、ある部分(例えばボイラ)のみを操作(例えばバルブの開け閉め)することが通常である。しかし、特許文献1ではプラントの複数の要素状態(例えば「定常運転」と「ボイラのバルブ操作」)を分離することができず、一つの複合状態(「定常運転しながらボイラのバルブ操作」)として分類するので、個々の要素状態(「ボイラのバルブ操作」)のみの異常を抽出することが出来なかった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、個別の要素状態を考慮してプロセス監視を行うことを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一実施形態における、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は、
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。
本発明によれば、個別の要素状態を考慮してプロセス監視を行うことができる。
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。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置が監視するプラント及びプロセスの一例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるプロセスで発生するイベントの一例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による物理量の計測例を示す図である。 本発明の第1実施形態における運転データの例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるログデータの例を示す図である。 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。 本発明の第1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フライン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態における運転データの分割例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるログデータの分割例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による抽出例を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置によるログ及びパターンの抽出結果例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による要素状態の抽出結果例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による分析例を示すフローチャートである。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による分析結果例を示す図である。 本発明の第1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。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による類似度の計算例を示す図である。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による類似度を用いた検索例を示す図である。 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。 本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図である。 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。 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。 本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図(その1)である。 本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置が表示する操作手順を示す表示画面の一例を示す図である。 本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図(その2)である。 本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置が表示する原因候補を示す表示画面の一例を示す図である。 本発明の第3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フライン処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態における複数のオペレータが操作を入力する場合の一例を示す図である。 本発明の第3実施形態における勤務データの一例を示す図である。 本発明の第3実施形態におけるログデータの例を示す図である。 本発明の第3実施形態におけるプロセス監視装置による要素状態の抽出結果例を示す図である。 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。 本発明の第3実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図である。 本発明の第3実施形態におけるプロセス監視装置が表示する操作手順を示す表示画面の一例を示す図である。 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。 本発明の第4実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図である。 本発明の第4実施形態におけるプロセス監視装置が表示する操作手順を示す表示画面の一例を示す図である。 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。 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。 本発明の第5実施形態におけるプロセス監視装置が表示する表示画面の一例を示す図である。
本発明の実施形態を以下の順序で説明する。

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。
プロセス監視装置10は、例えば、PC(Personal Computer)又はSCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)等の情報処理装置である。なお、プロセス監視装置10の具体例は、後述する。
入出力装置11は、いわゆるHMI(Human Machine Interface)端末等である。すなわち、入出力装置11によって、プロセス監視システム1が有する各装置に対して、オペレータは、操作を入力したり、又は、処理結果を表示させたりすることができる。
制御装置12は、プラント又はプラントが有する機器を制御する装置である。なお、制御装置12は、複数あってもよい。また、制御装置12は、センサを有し、プラント内における物理量等を計測する。工場等のプラントでは、具体的には、物理量は、例えば、温度、圧力、速度、モータの回転数、電力量又は寸法等である。このように、センサによって計測される物理量又はアクチュエータ等の機器が動作した結果を示す物理量は、計測された時刻(以下「計測時刻」という。)に関連付けされて、第1データベースDB1に、データ(以下「運転データ」という。)として記憶される。
プラントは、例えば、以下のような構成である。
図2は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置が監視するプラント及びプロセスの一例を示す図である。以下、図示するように、プラントが有するタンクTKにおいて、2種類の物質を流入、混合及び加熱するプロセスが行われる例で説明する。
具体的には、まず、プロセスが開始されると、タンクTKに、水WAと、原料MTとが流入されるとする。そして、水WAをタンクTKに流入するには、まず、プラントは、第1バルブB1を開くように制御する。第1バルブB1が開かれた後、プラントは、第1ポンプPU1を稼動させる。このようにすると、第1ポンプPU1によって、水WAがタンクTKに注がれる。また、このようにしてタンクTKに流入する水WAの流量(以下「第1流量PQ1」という。)は、流量計等によって計測される。
水WAと同様に、原料MTも、プロセスが開始されると、タンクTKに流入するように制御される。具体的には、まず、プラントは、第2バルブB2を開くように制御する。第2バルブB2が開かれた後、プラントは、第2ポンプPU2を稼動させる。このようにすると、第2ポンプPU2によって、原料MTがタンクTKに注がれる。また、このようにしてタンクTKに流入する原料MTの流量(以下「第2流量PQ2」という。)は、流量計等によって計測される。
そして、所定量の水WA及び原料MTが流入されると、プラントは、第1ポンプPU1及び第2ポンプPU2をそれぞれ停止させる。さらに、プラントは、第1バルブB1及び第2バルブB2を閉じるように制御する。このようにすると、水WA及び原料MTを流入させるプロセスが終了する。
例えば、プラントでは、第1流量PQ1と、第2流量PQ2とを合わせた水位(以下「水位WAL」という。)が、水位計等によって計測される。そして、水位WALがあらかじめ設定される水位以上になると、プラントは、水WA及び原料MTを流入させるプロセスを終了させたり、水WAと、原料MTとを混合させるプロセスを開始させたりする。
次に、所定量の水WA及び原料MTが一定量、タンクTKに溜まると、プラントは、攪拌機AGを回転させて、水WAと、原料MTとを混ぜ合わせるプロセスを開始する。このプロセスでは、プラントは、攪拌機AGが回転する回転速度等を示す回転量RS(以下単に「回転量RS」という。)が所定の設定値となるように制御する。具体的には、まず、回転量RSは、初期値が「0」である、すなわち、攪拌機AGは、停止している初期要素状態であるとする。まず、プラントは、停止している攪拌機AGを稼動させ、回転量RSが設定値となるように制御する。
そして、一定時間、プラントは、回転量RSが設定値でほぼ維持されるように制御する。このように、攪拌機AGが設定値で回転すると、プラントは、水WAと、原料MTとを混ぜ合わせることができる。
次に、プラントは、タンクTK内を加熱するプロセスを開始する。例えば、プラントは、ヒータHTによって、タンクTK内にある水WAと原料MTの混合物の温度TMPが高くなるように、加熱する。また、温度TMPは、温度センサTPSEによって計測される。具体的には、まず、水WAと、原料MTとを混ぜ合わせるプロセスが開始されてから所定時間経過すると、プラントは、ヒータHTを稼動させる。そして、計測される温度TMPに基づいて、プラントは、ヒータHTによる加熱を強くしたり、弱くしたりする。
また、温度センサTPSEは、温度TMPがあらかじめ設定される閾値以上となると、「異常」であると判断し、アラームを発する。
以上のようなプロセスが行われるとする。なお、プラントで行われるプロセスは、バッチプロセスでもよく、連続プロセスでもよい。また、この例は、物理量が、第1流量PQ1、第2流量PQ2、回転量RS及び温度TMPの例である。
そして、上記のようなプロセスでは、例えば、以下のように、イベントが発生したことになる。
図3は、本発明の第1実施形態におけるプロセスで発生するイベントの一例を示す図である。例えば、図2に示すプロセスでは、図示するような順序で、各イベントが発生したことになる。
具体的には、図示する例は、まず、水WA(図2参照)及び原料MT(図2参照)を流入させる流入プロセスにおいて、10個のイベントが発生した例である。図示するように、流入プロセスでは、「第1バルブを開く」及び「第1ポンプを稼動」(以下「第1イベントE01」及び「第2イベントE02」という。)が発生すると、プラントは、水WAをタンクTK(図2参照)に流入することができる。
そして、水WAをタンクTKに流入する際に、図示するように、「第1流量を計測」(以下「第3イベントE03」という。)が発生すると、プラントは、流量計等によって、第1流量PQ1(図2参照)の計測を開始する。
次に、図示するように、「第1ポンプを停止」及び「第1バルブを閉める」(以下「第4イベントE04」及び「第5イベントE05」という。)が発生すると、プラントは、水WAがタンクTKに流入するのを停止させることができる。
以上のように、第1イベントE01乃至第5イベントE05によって、プラントは、水WAをタンクTKに流入する、流入プロセスを完了させる。
続いて、図示するように、「第2バルブを開く」及び「第2ポンプを稼動」(以下「第6イベントE06」及び「第7イベントE07」という。)が発生すると、プラントは、原料MTをタンクTKに流入することができる。
水WAと同様に、原料MTをタンクTKに流入する際に、図示するように、「第2流量を計測」(以下「第8イベントE08」という。)が発生すると、プラントは、流量計等によって、第2流量PQ2(図2参照)の計測を開始する。
次に、図示するように、「第2ポンプを停止」及び「第2バルブを閉める」(以下「第9イベントE09」及び「第10イベントE10」という。)が発生すると、プラントは、原料MTがタンクTKに流入するのを停止させることができる。
以上のように、第6イベントE06乃至第10イベントE10によって、プラントは、原料MTをタンクTKに流入する、流入プロセスを完了させる。
また、流入プロセスでは、水WA及び原料MTのそれぞれの流量を計測する第1流量計測プロセス及び第2流量計測プロセスが行われる。
次に、図示する例では、「攪拌機を稼動」(以下「第11イベントE11」という。)が発生すると、プラントは、水WAと、原料MTとを混合させることができる。すなわち、プラントは、第11イベントE11によって、水WAと、原料MTとを混合させる混合プロセスを開始する。
続いて、図示する例では、「ヒータを稼動」(以下「第12イベントE12」という。)が発生すると、プラントは、混合物を加熱することができる。すなわち、プラントは、第12イベントE12によって、混合物を加熱させる加熱プロセスを開始する。
さらに、図示する例では、「温度を計測」(以下「第13イベントE13」という。)が発生すると、プラントは、混合物の温度TMP(図2参照)を計測することができる。すなわち、プラントは、第13イベントE13によって、温度TMPを計測する温度計測プロセスを開始する。
また、温度計測プロセスでは、温度TMPが閾値を超えるような「異常」が検出されると、「温度異常のアラーム」(以下「第14イベントE14」という。)が発生する。このように、第14イベントE14等によって、プラントは、プロセスにおける「異常」を検出する。
なお、各イベント及び各プロセスは、図示するような順序及び並列状態に限られない。例えば、各イベントは、同時に発生してもよい。また、各プロセスは、並行して行われてもよく、順番に行われてもよい。
図4は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による物理量の計測例を示す図である。図2に示すプロセスでは、例えば、図示するように、各物理量が計測される。
図示するように、第1イベントE01及び第2イベントE02が発生すると、第1流量PQ1は、まず、増加する傾向となる。その後、第1流量PQ1は、プラントによって、ほぼ一定になるように、維持される。そして、第4イベントE04及び第5イベントE05が発生すると、第1流量PQ1は、減少する傾向となり、最終的には、ほぼ「0」になる。このように、水WA(図2参照)を流入させる流入プロセスにおいて、第3イベントE03が発生すると、第1流量計測プロセスが開始され、第1流量PQ1が、例えば、図示するように計測される。
同様に、第6イベントE06及び第7イベントE07が発生すると、第2流量PQ2は、まず、増加する傾向となる。その後、第2流量PQ2は、プラントによって、ほぼ一定になるように、維持される。そして、第9イベントE09及び第10イベントE10が発生すると、第2流量PQ2は、減少する傾向となり、最終的には、ほぼ「0」になる。このように、原料MT(図2参照)を流入させる流入プロセスにおいて、第8イベントE08が発生すると、第2流量計測プロセスが開始され、第2流量PQ2が、例えば、図示するように計測される。
さらに、第11イベントE11が発生すると、回転量RSは、まず、増加する傾向となり、一定時間、ほぼ維持された後、減少する傾向となる。
また、第12イベントE12が発生すると、温度TMPは、増加する傾向となる。このように、加熱プロセスにおいて、第13イベントE13が発生すると、温度計測プロセスが開始され、温度TMPが、例えば、図示するように計測される。そして、温度TMPが閾値THを超えると、第14イベントE14が発生する。
以上のような各プロセスでは、運転データは、例えば、以下のようなデータとなる。
図5は、本発明の第1実施形態における運転データの例を示す図である。図示するように、各物理量は、例えば、計測時刻の時系列順に記憶される。なお、運転データに、図示する以外の物理量が更にあってもよい。
図1に戻り、第2データベースDB2には、制御装置12等から取得できる、アラームが発令されたログデータ、各機器を制御した結果を示すログデータ及び各機器に対して入力された操作を示すログデータ等といった、イベントの各種ログデータ(以下単に「ログデータ」という。)が記憶される。ログデータは、例えば、以下のようなデータである。
図6は、本発明の第1実施形態におけるログデータの例を示す図である。図示するように、各イベントが発生した時刻(以下「イベント発生時刻」という。)と、イベント発生時刻に発生したイベントの内容とが、関連付けされて、ログデータに記憶される。なお、以下の説明では、実行されるプロセスにおいて、過去に発生したイベントを過去イベントという。
なお、運転データ及びログデータは、図5及び図6に示す形式に限られない。例えば、各データには、図示する項目以外の項目があってもよい。
このように、例えば、図1に示すような全体構成でプラントにおいて行われる製品の製造等のプロセスが監視される。また、プロセスに異常がないか、プロセス監視システム1によって診断及び監視の支援が行われる。
なお、全体構成は、図示する構成に限られない。例えば、第1データベースDB1及び第2データベースDB2を実現する記憶装置をプロセス監視装置10が有する構成等でもよい。
≪ 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 ≫
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。
CPU101は、プロセス監視装置10が行う各種処理及び各種制御を実現するための演算と、各種データの加工とを行う演算装置である。さらに、CPU101は、プロセス監視装置10が有するハードウェアを制御する制御装置である。
記憶装置102は、プロセス監視装置10が使うデータ、プログラム及び設定値等を記憶する。また、記憶装置102は、いわゆるメモリ(memory)等である。なお、記憶装置102は、ハードディスク(harddisk)等の補助記憶装置等を有してもよい。
ネットワークI/F103は、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して接続される装置と各種データ等を送受信する。例えば、ネットワークI/F103は、NIC(Network Interface Controller)及びLANケーブルを接続させるコネクタ等である。なお、ネットワークI/F103は、ネットワークを利用するI/Fに限られず、ケーブル、無線又はコネクタ等によって外部装置と送受信するI/Fであってもよい。
入力I/F104は、プロセス監視装置10を使うオペレータ等とのインタフェースである。具体的には、入力I/F104は、オペレータ等が行う各種操作を入力する。例えば、入力I/F104は、キーボード等の入力装置及び入力装置をプロセス監視装置10に接続させるコネクタ等によって構成される。
出力I/F105は、プロセス監視装置10を使うオペレータとのインタフェースである。具体的には、出力I/F105は、プロセス監視装置10が行う各種処理の処理結果等をオペレータに出力する。例えば、出力I/F105は、ディスプレイ等の出力装置及び出力装置をプロセス監視装置10に接続させるコネクタ等である。なお、出力I/F105は、処理結果等を示すデータを生成し、データを外部装置に出力してもよい。
また、プロセス監視装置10は、各ハードウェア資源による処理等を補助する補助装置を更に有する構成でもよい。さらに、プロセス監視装置10は、各種処理及び制御を並列、冗長又は分散して処理するため、装置を内部又は外部に更に有してもよい。さらにまた、プロセス監視装置10は、複数の情報処理装置で構成されてもよい。
≪ 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 ≫
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。
図8は、本発明の第1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フライン処理の一例を示すフローチャートである。
≪ 運転データ及びログデータの取得及び記憶例(ステップS101) ≫
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。
≪ 運転データ又はログデータに基づく履歴データの生成例(ステップS102) ≫
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。
≪ 運転データ、ログデータ又は履歴データの分割によるデータ系列の生成例(ステップS103) ≫
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9は、本発明の第1実施形態における運転データの分割例を示す図である。例えば、運転データを所定の時間単位ごとに分割すると、図示するようなデータ系列が生成できる。なお、所定の時間単位は、例えば、30分単位又は1時間単位等のように、プロセス監視装置に、オペレータの操作によって、あらかじめ設定される。
例えば、データ系列は、図示する例では、第1データ系列D31、第2データ系列D32及び第3データ系列D33等である。具体的には、運転データから、所定の時間単位となる範囲を切り出すと、データ系列は、生成することができる。
なお、データ系列は、図示する第3データ系列D33のように、第1データ系列D31及び第2データ系列D32と重複する期間があるように切り出されるのが望ましい。つまり、データ系列は、いわゆるオーバラップ部分があると望ましい。
具体的には、まず、所定の時間単位が「1時間」と設定され、かつ、オーバラップ長さが「30分」と設定されたとする。このような設定であると、所定の時間単位が「1時間」であるため、第1データ系列D31及び第2データ系列D32のように、「1時間」ごとに履歴データが分割され、データ系列が生成される。図示する例では、第1データ系列D31は、「2015−01−01 01:00:00」乃至「2015−01−01 01:59:59」の1時間分を示すデータ系列である。そして、第2データ系列D32は、第1データ系列D31の1時間後となる「2015−01−01 02:00:00」乃至「2015−01−01 02:59:59」の1時間分を示すデータ系列である。さらに、オーバラップ長さが「30分」であるため、第1データ系列D31と第3データ系列D33とが、「2015−01−01 01:30:00」乃至「2015−01−01 01:59:59」の30分間、重複するように、第3データ系列D33が生成される。
そして、プロセス監視装置は、オーバラップ部分を利用してデータ系列の前後に、データを追加してもよい。分割される時点は、操作手順の途中となる場合がある。そこで、プロセス監視装置は、オーバラップ部分を追加して操作手順の全体が入るようなデータに調整してもよい。
また、プロセス監視装置は、以下のように、ログデータも分割してデータ系列を生成する。
図10は、本発明の第1実施形態におけるログデータの分割例を示す図である。図示するように、プロセス監視装置は、ログデータを図9と同様に分割して、第1データ系列D31、第2データ系列D32及び第3データ系列D33を生成する。
同様に、プロセス監視装置は、運転データ及びログデータを合わせて履歴データを生成し、履歴データを分割して、第1データ系列D31、第2データ系列D32及び第3データ系列D33を生成してもよい。
≪ 要素状態の抽出例(ステップS104) ≫
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。
図11は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による抽出例を示すフローチャートである。図8に示すステップS104では、例えば、図示するような処理が行われる。
≪ データ系列に含まれるログの抽出例(ステップS201) ≫
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。
≪ データ系列に含まれるパターンの抽出例(ステップS202) ≫
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。
≪ ログ及びパターンに基づく要素状態の抽出例(ステップS203) ≫
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12は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置によるログ及びパターンの抽出結果例を示す図である。図示する例は、「ログA」乃至「ログZ」というように、ログの種類が分類できる例である。すなわち、この例では、データ系列に含まれるログは、「ログA」乃至「ログZ」のうち、いずれかの種類に該当するログである。同様に、図示する例は、「パターンA」乃至「パターンZ」というように、パターンの種類が分類できる例である。すなわち、この例では、データ系列に含まれるパターンは、「パターンA」乃至「パターンZ」のうち、いずれかの種類に該当するパターンである。
そして、ログ及びパターン等の構成要素を組み合わせて、プロセス監視装置は、プロセスにおける要素状態を抽出する。具体的には、要素状態は、以下のように抽出される。
図13は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による要素状態の抽出結果例を示す図である。例えば、要素状態は、図示するように抽出される。具体的には、まず、各要素状態には、「要素状態番号」及び「要素状態名」等のように、各要素状態を特定できる名称及び番号等が設定される。なお、「要素状態番号」は自動的に、「要素状態名」は、オペレータによって設定される。
そして、要素状態は、図示するように、「構成要素」及び「構成割合」によって定まる。具体的には、「構成要素」は、図12に示す抽出結果である場合には、抽出されたログ及びパターンの組み合わせである。また、「構成割合」は、その要素状態における各「構成要素」の重要度を示す値である。なお、「構成割合」は、合計すると、「1.00」となる値である。
また、プロセス監視装置は、構成要素及び構成割合の抽出をトピックモデル分析によって実現するのが望ましい。具体的には、トピックモデル分析は、例えば、LDA(Latent Dirichlet Allocation)等である。
LDAを用いるには、プロセス監視装置は、データ系列をLDAにおける「ドキュメント」と扱う。また、プロセス監視装置は、ログ及びパターンをLDAにおける「単語」と扱う。このような場合では、要素状態は、LDAにおける「トピック」に相当する。このように、LDAを用いると、プロセス監視装置は、データ系列等から要素状態、構成要素及び構成割合を抽出することができる。
≪ データ系列の分析例(ステップS105) ≫
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。
図14は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による分析例を示すフローチャートである。図8に示すステップS105では、例えば、図示するような処理が行われる。
≪ 抽出結果の取得例(ステップS301) ≫
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。
≪ データ系列に含まれる要素状態と構成割合の分析例(ステップS302) ≫
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。
≪ 分析結果の出力例(ステップS303) ≫
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。
図15は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による分析結果例を示す図である。図示するように、「データ番号」が「32」であるデータ系列を分析した結果を例に説明する。
この例では、プロセス監視装置は、データ系列を構成する複数の要素状態と、それぞれの要素状態が出現する割合を示す構成割合とをそれぞれ出力する。なお、「要素状態(要素状態番号)」は、図13における「要素状態番号」に対応する。そして、例えば、LDA等のトピックモデル分析によって、プロセス監視装置は、データ系列から、それぞれの「構成割合」を算出することができる。
このように、図8に示すようなオフライン処理があらかじめ実行される。そして、オフライン処理の完了後、プラントが稼動すると、以下のようなオンライン処理が行われる。
図16は、本発明の第1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。
≪ 比較用データ系列の取得例(ステップS401) ≫
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。
なお、比較用データ系列は、直近のデータに限られない。比較用データ系列は、オペレータが検索対象とするデータであって、比較用データ系列を定める所定期間は、オペレータによって設定されてもよい。
≪ 抽出結果の取得例(ステップS402) ≫
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。
≪ 比較用データ系列に含まれる要素状態と構成割合の分析例(ステップS403) ≫
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。
≪ 比較用データ系列と同一又は類似のデータ系列の検索例(ステップS404) ≫
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17は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による類似度の計算例を示す図である。以下、オフライン処理であらかじめ抽出される第1データ系列D31と、比較用データ系列D4との類似度を計算し、比較する例で説明する。この例では、各データは、「要素状態番号」が「001」乃至「120」の要素状態によって構成されると分析されたとする。
また、この例では、図17(A)に示すように、第1データ系列D31に含まれる要素状態及び構成割合があらかじめ抽出されたとする(図8に示すステップS105)。一方で、図17(B)に示すように、比較用データ系列D4に含まれる要素状態及び構成割合が抽出されたとする(図16に示すステップS403)。なお、データに含まれない要素状態は、構成割合を「0」とする。
このような場合には、類似度は、例えば、図17(C)に示すように計算される。図示するように、類似度は、第1データ系列D31に含まれる要素状態の構成割合と、比較用データ系列D4に含まれる要素状態の構成割合との差に基づいて定まる値である。具体的には、この例では、図17(D)に示す数式によって、類似度は、計算される。すなわち、図示する例では、類似度は、差の二乗となる値の総和を計算すると求まる値である。以上のようにして、プロセス監視装置は、比較用データ系列と、各データ系列とのそれぞれの類似度を計算する。
図18は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による類似度を用いた検索例を示す図である。例えば、各データ系列に対して、図17に示すような計算を行うと、図18(A)に示すように、それぞれの「類似度」が計算される。
すなわち、「類似度」は、例えば、いわゆる構成割合をベクトルデータとしたベクトル間の距離を評価した値である。また、「類似度」は、値が小さい、すなわち、「0」に近いほど、類似であることを示す値である。
そして、プロセス監視装置は、図18(A)に示す「類似度」のうち、最も値が小さいデータ系列を3つ検索する。このようにすると、図18(B)に示すように、プロセス監視装置は、比較用データ系列と、同一又は類似となるデータ系列を検索することができる。図示する例では、「第2データ系列D32」、「第8データ系列D38」及び「第15データ系列D315」が検索された例である。なお、検索結果は、3つのデータが検出されるに限られず、他の数でもよい。
≪ 4.第1実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例 ≫
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1記憶部FN1は、プラントで行われるプロセスで用いる物理量及び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D1を記憶する。例えば、第1記憶部FN1は、記憶装置102(図7参照)等によって実現される。
第2記憶部FN2は、過去イベントの内容及び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D2を記憶する。例えば、第2記憶部FN2は、記憶装置102(図7参照)等によって実現される。
データ生成部FN3は、まず、運転データD1又はログデータD2を時系列順にして履歴データを生成する。次に、データ生成部FN3は、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D3を生成する。例えば、データ生成部FN3は、CPU101(図7参照)等によって実現される。
抽出部FN4は、プロセスにおける要素状態を構成する構成要素及び各構成要素のそれぞれの構成割合を抽出する。例えば、抽出部FN4は、CPU101(図7参照)等によって実現される。
分析部FN5は、データ系列D3に含まれる抽出部FN4で抽出された要素状態と、各要素状態のそれぞれの構成割合とを分析する。例えば、分析部FN5は、CPU101(図7参照)等によって実現される。
検索部FN6は、所定期間内に取得された比較用データ系列D4と同一又は類似のデータ系列D3を検索する。例えば、検索部FN6は、CPU101(図7参照)等によって実現される。
図示するような機能構成とすると、例えば、以下のような効果を奏することができる。
図20は、本発明の第1実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図である。まず、図19に示すように、プロセス監視装置10は、第1記憶部FN1及び第2記憶部FN2を含むと、図20に示すような物理量等を示す運転データ及びログデータを記憶することができる。次に、運転データ及びログデータが記憶されると、プロセス監視装置10は、データ生成部FN3によって、図20に示すように、データ系列D3を生成することができる。
そして、抽出部FN4によって、構成要素及び構成割合が抽出されると、プロセス監視装置10は、各データを分析することができる。次に、分析部FN5による分析によって、プロセス監視装置10は、データ系列D3及び比較用データ系列D4に含まれる要素状態及び構成割合を分析し、同一又は類似のデータを検索することができる。したがって、プロセス監視装置10は、検索部FN6によって、比較用データ系列D4と同一又は類似のデータ系列D3を検索することができる。
例えば、図示するように、比較用データ系列D4と、同一又は類似となる第2データ系列D32、第8データ系列D38及び第15データ系列D315の3つのデータ系列が検索されたとする。そして、第2データ系列には、現時点に相当する時点から、ある時間が経過すると、第1イベントEV1が発生したことが記憶されているとする。同様に、第8データ系列D38にも、現時点に相当する時点から、ある時間が経過すると、第2イベントEV2が発生したことが記憶されているとする。
第2データ系列D32及び第8データ系列D38は、比較用データ系列D4、すなわち、現在、実行させているプロセスと同一又は類似の傾向であるプロセスが実行された結果を示す場合が多い。すなわち、図示するように、現時点以降に、第2データ系列D32及び第8データ系列D38が示す第1イベントEV1又は第2イベントEV2と同一又は類似の第3イベントEV3が発生する可能性が高い。
すなわち、プロセス監視装置10は、同一又は類似のデータ系列D3を検索することで、プラントの監視において、データ系列D3が示す現時点と類似の過去事例を特定できる。このように、類似の過去事例が特定できると、プロセス監視装置10は、今後、発生する可能性の高い第3イベントEV3等を予測できる。
また、データ系列D3に基づいて、プロセス監視装置10は、第3イベントEV3が発生する時刻、すなわち、現時点から第3イベントEV3が発生するまでの余裕時間等を予測してもよい。このようにして、プロセス監視装置10は、第3イベントEV3が発生することを示すアラーム等を表示する。
(第2実施形態)
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。
≪ 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 ≫
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。
≪ 過去データに基づく情報の表示例(ステップS501) ≫
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。
例えば、過去データには、データ系列が示すイベントの際に使用されたマニュアル等の資料を特定できるデータが含まれる。すなわち、プロセス監視装置は、過去データを参照すると、過去にイベントが起きた際に、プラントの異常を解消するための操作を行うのに使用された資料を特定することができる。そして、プロセス監視装置によって情報が表示されると、例えば、オペレータは、資料名又は資料が保存されている場所等を特定することができる。
他にも、プロセス監視装置は、過去データを参照すると、過去にイベントが起きた際に行われた操作手順等を示す。例えば、過去データに基づいて表示される情報は、操作ログ等であり、過去のイベントが起きた際に入力されたコマンド又は押されたボタン等を示す。すなわち、プロセス監視装置は、過去データを参照すると、過去のイベントが起きた際に、プラントの異常を解消するために行われた操作手順を特定することができる。そして、プロセス監視装置によって情報が表示されると、例えば、オペレータは、同じようなイベントが起きた際に過去に行われた操作手順を参考にすることができる。
≪ 6.第2実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例 ≫
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。
情報表示部FN7は、過去データに基づいて、情報を表示する。例えば、情報表示部FN7は、出力I/F105(図7参照)等によって実現される。
図示するような機能構成とすると、例えば、以下のような効果を奏することができる。
図23は、本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図(その1)である。まず、例えば、第1実施形態と同様に、プロセス監視装置10は、同一又は類似のデータ系列D3を検索することで、プラントの監視において、データ系列D3が示す現時点と類似の過去事例を特定できる。具体的には、プロセス監視装置は、まず、現時点と同一又は類似の傾向となる過去事例の開始時点及び終了時点を特定する。次に、プロセス監視装置は、開始時点より所定時間前となる時点からのデータを取得する。同様に、プロセス監視装置は、終了時点より所定時間後となる時点までのデータを取得する。このようにして、プロセス監視装置は、過去事例の前後を示すデータも取得してよい。なお、所定時間は、あらかじめ設定される。
例えば、図示する例は、プロセス監視装置が、図示するように、データ系列D3に基づいて、過去イベントEVBAと同一又は類似のイベントが現在行われているプロセスでも発生する又は発生している可能性が高いと判断する例である。なお、以下の説明では、過去イベントEVBAは、プラントにおいて、何らかの設備が故障した異常が発生したとする。
過去データを参照すると、プロセス監視装置は、図示するように、過去事例データDBA又は過去イベントEVBAの前後で行われた操作手順INPを特定できる。具体的には、例えば、図示するように、「時刻」及び「操作内容」を示す操作ログ等が過去データに記憶されると、操作手順において、入力されたコマンド又は使用されたファイル等が特定できる。
例えば、イベント前には、過去イベントEVBAにおける故障を回避しようとする操作手順等が行われる場合が多い。一方で、イベント後には、過去イベントEVBAにおける故障を復旧させようとする操作手順が行われる場合が多い。
また、プロセス監視装置は、過去データに基づいて、操作手順INP等において参照された資料を表示画面に示してもよい。具体的には、プロセス監視装置は、例えば、以下のような表示画面を表示する。
図24は、本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置が表示する操作手順を示す表示画面の一例を示す図である。例えば、プロセス監視装置は、図示するような第1表示画面PNL1をオペレータに表示する。
具体的には、第1表示画面PNL1は、現時点に相当する、比較用データ系列D4を「直近のデータ」に示す。つまり、プロセス監視装置は、「直近のデータ」である「X」、「Y」、「Z」、「A」又は「B」と同一又は類似の過去事例を検索する。
検索によって、同一又は類似の過去事例が特定されると、プロセス監視装置は、第1表示画面PNL1に、「予測されるイベント」を表示することができる。つまり、図示する例では、過去事例において起きたことのある過去イベントEVBA「K」が、第1表示画面PNL1によってオペレータに表示される。
また、図示する過去事例データDBAは、「参照過去事案」に示すように、過去事例が起きた時刻を示す例である。
そして、第1表示画面PNL1では、「操作手順」に示すように、操作手順INPが表示される。図示する例は、過去イベントにおいて、「P」、「Q」及び「R」等の操作手順が行われた例である。
さらに、第1表示画面PNL1では、「参照した資料」に示すように、過去イベントにおいて使用された資料が表示される。図示する例は、過去イベントにおいて、「S」及び「T」等の資料が使用された例である。
このような第1表示画面PNL1が表示されると、オペレータは、過去イベントにおいて行われた操作手順及び使用された資料を参照することができる。具体的には、現時点又は現時点から未来において発生するイベントと、同一又は類似の過去イベントにおいて行われた操作手順を見ることができると、オペレータは、復旧等を速やかに行うことができる。同様に、同一又は類似の過去イベントにおいて使用された資料等を参照すると、オペレータは、復旧等を速やかに行うことができる。
また、過去データを参照すると、以下のような効果を奏することもできる。
図25は、本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図(その2)である。図示する例は、図23と同様に、プロセス監視装置が、図示するように、データ系列D3に基づいて、過去イベントEVBAと同一又は類似のイベントが現在行われているプロセスでも発生する又は発生している可能性が高いと判断する例である。
この例では、過去事例において、過去イベントEVBAを起こす原因DCAが究明され、原因DCAが、過去事例データDBAに入力される例である。すなわち、プロセス監視装置は、過去事例データDBAを参照すると、過去イベントEVBAを起こした原因DCAを特定することができる。
例えば、プロセス監視装置は、過去データに基づいて、過去イベントを発生させた原因を表示画面に示してもよい。具体的には、プロセス監視装置は、例えば、以下のような表示画面を表示する。
図26は、本発明の第2実施形態におけるプロセス監視装置が表示する原因候補を示す表示画面の一例を示す図である。例えば、プロセス監視装置は、図示するような第2表示画面PNL2をオペレータに表示する。第2表示画面PNL2は、図24に示す第1表示画面PNL1と比較すると、「原因候補」が表示される点が異なる。
「原因候補」は、過去イベントEVBAを起こした原因DCAを示す。例えば、原因DCAは、過去イベントEVBAと関連付けられてあらかじめ入力される。なお、原因DCAは、例えば、操作ミスがあった場合には、操作ミスとなった操作手順であり、又は、所定の事象が起きたことによって過去イベントEVBAが発生した場合には、事象の内容等である。
このように第2表示画面PNL2が表示されると、オペレータは、過去イベントが起きた原因を参照することができる。現時点又は現時点より未来において発生するイベントと、過去イベントは、同一又は類似であるため、同じような原因である場合が多い。そこで、プロセス監視装置が過去イベントの原因を表示すると、オペレータは、現時点又は現時点より未来において発生するイベントの原因を速やかに特定できる場合がある。このように、原因が速やかに特定されると、オペレータは、プラントにおいて発生する異常を速やかに解消することができる。
(第3実施形態)
≪ 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。
図27は、本発明の第3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フライン処理の一例を示すフローチャートである。第1実施形態、すなわち、図8に示す処理と比較すると、図27に示す処理には、ステップS601が加わる点が異なる。
≪ 勤務データの入力例(ステップS601) ≫
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28は、本発明の第3実施形態における複数のオペレータが操作を入力する場合の一例を示す図である。この例は、図示するように、第1オペレータOPR1と、第2オペレータOPR2との2人が勤務する例である。
図示するように、第1オペレータOPR1は、第1コンソールCNL1が表示する表示画面を見て、第1コンソールCNL1を介して、プラント又はプラントが有する機器に対して操作手順を入力する。
一方で、第2オペレータOPR2は、第2コンソールCNL2が表示する表示画面を見て、第2コンソールCNL2を介して、プラント又はプラントが有する機器に対して操作手順を入力する。このように、複数のオペレータがいる体制で、プラントが監視される場合がある。
なお、オペレータの人数は、2人に限られず、3人以上でもよい。以下、オペレータが2人である例で説明する。この例では、例えば、勤務データは、以下のようなデータである。
図29は、本発明の第3実施形態における勤務データの一例を示す図である。図示するように、勤務データは、例えば、「勤務開始時刻」、「勤務終了時刻」、「コンソール」、「オペレータ名」及び「習熟度」等を示すデータである。
「勤務開始時刻」及び「勤務終了時刻」は、オペレータが勤務を開始した時刻及びオペレータが勤務を終了した時刻を示す。したがって、「勤務開始時刻」及び「勤務終了時刻」等に基づいて、プロセス監視装置は、各オペレータが勤務した時間を累積した値等を算出することができる。
「コンソール」は、各オペレータが使用するそれぞれのコンソールを特定できるデータである。例えば、「コンソール」は、図28に示す場合では、第1オペレータOPR1が、第1コンソールCNL1を使用し、かつ、第2オペレータOPR2が、第2コンソールCNL2を使用することを特定できるデータである。
「オペレータ名」は、各オペレータを特定できるデータである。例えば、「オペレータ名」は、各オペレータのそれぞれの氏名等である。なお、「オペレータ名」は、例えば、従業員番号等でもよい。
「習熟度」は、各オペレータのそれぞれの習熟度を示す。例えば、「習熟度」は、値が高いほど、習熟度が高い、いわゆるベテランのオペレータ等であることを示す。すなわち、図示する例では、「習熟度」が「1」である「オペレータ名」が「A」のオペレータより、「習熟度」が「2」である「オペレータ名」が「B」のオペレータの方が、習熟度が高い例である。
なお、「習熟度」は、例えば、累積して算出される勤務時間等に基づいて判定される。具体的には、「習熟度」を「2」と判定する閾値があらかじめ設定されるとする。このような場合には、閾値を超える勤務時間となると、「習熟度」は、「2」であると判定される。
なお、「習熟度」は、累積して算出される勤務時間等に基づいて判定されるに限られない。例えば、「習熟度」は、各オペレータの上司となる者が設定する値等でもよい。
以上のような勤務データがあると、プロセス監視装置は、どのコンソールに、どの程度の「習熟度」のオペレータがいるか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、例えば、以下のように、操作手順等と、「習熟度」とを関連付けして記憶することができる。
図30は、本発明の第3実施形態におけるログデータの例を示す図である。図示する例は、ログデータにおいて、操作手順と、「習熟度」とを関連付けして記憶する例である。なお、第1実施形態、すなわち、図6に示すログデータの例と比較すると、「オペレータ情報」が加わる点が異なる。
例えば、図示するように、「操作P」及び「操作Q」の操作手順が行われたとする。この場合には、まず、「操作P」及び「操作Q」が行われた時刻が、「イベント発生時刻」に記憶される。また、「操作P」及び「操作Q」で行われた操作手順の内容が、「イベントの内容」に記憶される。そして、「オペレータ情報」に、各操作手順を行ったオペレータの「習熟度」等が記憶される。
具体的には、図28に示す場合であって、「オペレータ名」が「A」であるオペレータが、「操作P」を行った場合には、図示するように、「コンソール1/習熟度1」と記憶される。
同様に、図28に示す場合であって、「オペレータ名」が「B」であるオペレータが、「操作Q」を行った場合には、図示するように、「コンソール2/習熟度2」と記憶される。
このように、操作手順と、「習熟度」とが関連付けされると、プロセス監視装置は、「習熟度」に基づいて検索を行うことができる。
まず、プロセス監視装置は、「習熟度」に基づいて、以下のように要素状態を抽出することができる。
図31は、本発明の第3実施形態におけるプロセス監視装置による要素状態の抽出結果例を示す図である。第1実施形態の抽出結果と比較すると、図示する例は、各操作手順のログ(図31では、「ログA」及び「ログM」である。)に対して、「習熟度」が関連付けされる点が異なる。
図示するような抽出を行うと、プロセス監視装置は、例えば、「習熟度1」のオペレータが行った操作手順を特定することができる。
≪ 8.第3実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例 ≫
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3記憶部FN8は、プラント又は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D5を記憶する。例えば、第3記憶部FN8は、記憶装置102(図7参照)等によって実現される。
図示するような機能構成とすると、例えば、以下のような効果を奏することができる。
図33は、本発明の第3実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図である。まず、例えば、第1実施形態と同様に、プロセス監視装置10は、同一又は類似のデータ系列D3を検索することで、プラントの監視において、データ系列D3が示す現時点と類似の過去事例を特定できる。そして、第2実施形態と同様に、過去データを参照すると、プロセス監視装置は、図示するように、過去事例データDBA又は過去イベントEVBAの前後で行われた操作手順を特定できる。
第3実施形態では、プロセス監視装置は、例えば、過去に行われた操作手順のうち、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」と同一の「習熟度」のオペレータが行った操作手順を特定する。
具体的には、図示する例では、まず、現時点において、図29に示す「オペレータ名」が「A」のオペレータのように、「習熟度1」のオペレータが操作手順を入力する。このような場合には、プロセス監視装置は、「習熟度1」のオペレータが行った第1操作手順INP1を特定する。すなわち、プロセス監視装置は、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」に合う操作手順を特定する。
プロセス監視装置は、例えば、以下のような表示画面で第1操作手順INP1を表示する。
図34は、本発明の第3実施形態におけるプロセス監視装置が表示する操作手順を示す表示画面の一例を示す図である。例えば、プロセス監視装置は、図示するような第3表示画面PNL3をオペレータに表示する。第3表示画面PNL3は、図24に示す第1表示画面PNL1と比較すると、「操作手順」に表示される操作手順が第1操作手順INP1に限定される点が異なる。
オペレータは、表示画面を見て、「操作手順」に表示される操作手順を参考にして、プラントの異常を解消するための操作手順を入力する。
しかし、「習熟度」が高いオペレータ、すなわち、熟練のオペレータは、複雑又は高度な操作手順を入力する場合がある。これに対して、「習熟度」が低いオペレータ、すなわち、未熟なオペレータは、このような複雑又は高度な操作手順を入力できない場合がある。したがって、未熟なオペレータに対して、熟練のオペレータによる操作手順が表示されても、参考にならない場合がある。
そこで、第3実施形態に係るプロセス監視装置は、第3表示画面PNL3のように、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」に合った操作手順を表示する。このようにすると、オペレータは、同一程度の「習熟度」のオペレータが行った操作手順を参考にすることができる。そのため、オペレータは、プラントにおいて発生する異常を速やかに解消することができる。
(第4実施形態)
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。
≪ 9.第4実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例 ≫
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4実施形態におけるプロセス監視装置の機能構成は、例えば、第3実施形態の機能構成に、第2実施形態における情報表示部FN7(図22参照)を加えた構成である。第4実施形態は、第2実施形態における検索部FN6及び情報表示部FN7と以下のように異なる。
第3実施形態では、検索部FN6は、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」に合った操作手順を過去データに基づいて検索する。一方で、第4実施形態では、検索部FN6は、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。
例えば、第3実施形態と同様の方法で検索される過去事例データを「第1過去事例データDBA1」とする。このようにすると、図34に示すように、プロセス監視装置は、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」に合った操作手順等を表示することができる。
さらに、プロセス監視装置は、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」と異なる「習熟度」のオペレータが行った過去事例データを検索する。このように検索される過去事例データを「第2過去事例データDBA2」とする。
第2過去事例データDBA2は、例えば、第1過去事例データDBA1より1つ上の「習熟度」に係る過去事例データである。具体的には、第1過去事例データDBA1が、図33に示すように、「習熟度1」に係る過去事例データである場合には、第2過去事例データDBA2は、「習熟度2」に係る過去事例データである。
図示するような機能構成とすると、例えば、以下のような効果を奏することができる。
図36は、本発明の第4実施形態におけるプロセス監視装置による全体処理の効果の一例を示す図である。図示する例は、2つの過去事例が特定される例である。
まず、プロセス監視装置は、第3実施形態と同様の方法で、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」に合った第1操作手順INP1を特定する。なお、図33に示す場合と同様に、現時点において操作手順を行うオペレータの「習熟度」は、「習熟度1」であるとする。また、第1過去事例データDBA1が対象とする過去イベントを「第1過去イベントEVA1」とする。すなわち、第1操作手順INP1は、第1過去イベントEVA1に対して入力された操作手順である。
さらに、プロセス監視装置は、「習熟度2」に係る過去事例データも検索する。このようにすると、「習熟度1」に係るデータと同様に、プロセス監視装置は、「習熟度2」の第2操作手順INP2を特定できる。また、第2過去事例データDBA2が対象とする過去イベントを「第2過去イベントEVA2」とする。すなわち、第2操作手順INP2は、第2過去イベントEVA2に対して入力された操作手順である。
そして、プロセス監視装置は、例えば、以下のような表示画面で第1操作手順INP1及び第2操作手順INP2を表示する。
図37は、本発明の第4実施形態におけるプロセス監視装置が表示する操作手順を示す表示画面の一例を示す図である。例えば、プロセス監視装置は、図示するような第4表示画面PNL4をオペレータに表示する。第4表示画面PNL4は、第3実施形態と比較すると、第2操作手順INP2が表示される点が異なる。
同じ「習熟度1」のオペレータであっても、経験が豊富である等のため、オペレータが、熟練の場合がある。一方で、「習熟度1」となったばかり等のため、オペレータが、未熟の場合がある。例えば、オペレータが熟練の場合には、勤務データから判定される「習熟度」が「習熟度1」であっても、「習熟度2」の操作手順又は「習熟度2」の操作手順で使用される資料が表示された方が良い場合がある。
そこで、プロセス監視装置は、第4表示画面PNL4のように、複数の「習熟度」に係る操作手順等を表示する。具体的には、第4表示画面PNL4では、プロセス監視装置は、「習熟度1」である「P」の操作手順と、「習熟度2」である「Q」の操作手順とを表示する。つまり、第4表示画面PNL4は、「Q」の操作手順等のように、複雑又は高度な操作手順も表示する表示画面である。
このように、複数の「習熟度」に係る操作手順が検索され、表示されると、未熟なオペレータが成長した場合等であっても、オペレータは、同一程度の「習熟度」のオペレータが行った操作手順を参考にすることができる。そのため、オペレータは、プラントにおいて発生する異常を速やかに解消することができる。
(第5実施形態)
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。
≪ 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 ≫
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。
≪ 優先度の決定例(ステップS701) ≫
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。
優先度は、例えば、各過去データが参照された頻度で定まる。すなわち、よく参照される過去データは、優先度が高くなり、一方で、参照されにくい過去データは、優先度が低くなる。
≪ 理由の入力例(ステップS702) ≫
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。
理由は、このように、資料等を選ぶ際に、その資料等を選ぶ理由である。第1表示画面PNL1では、オペレータは、第1表示画面PNL1が表示する情報に基づいて、特に参考になりそうな資料等を選ぶ。例えば、オペレータは、操作対象が同じであったり、目的が同じであったり、表示される過去事例の中で最も発生している異常が近しいと判断できたりする理由があると、資料等を選ぶ。このように、プロセス監視装置は、オペレータが資料等を選ぶ際に、その資料を選ぶ理由を入力させる。
また、このように、理由を入力する場合には、プロセス監視装置は、過去データに基づく情報を表示する際、すなわち、第1表示画面PNL1等において、情報と、理由とを関連付けして表示してもよい。
このように、理由が表示されると、オペレータは、資料等を選ぶ際に、どの資料等を選べばよいか参考にすることができる。例えば、資料を表示しなくとも、オペレータは、資料の内容を推測することができる。
また、優先度が低くとも、重要な理由によって資料等は、選択される場合がある。このように、理由が表示されると、オペレータは、重要な理由があるか否か等を判断することができる。
≪ 11.第5実施形態に係るプロセス監視装置の機能構成例 ≫
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。
優先度決定部FN9は、検索部FN6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。例えば、検索部FN6による検索結果に基づいて、複数の過去事例データDBAが情報表示部FN7によって表示される場合には、優先度決定部FN9は、過去事例データDBAをどの順序で表示するかを決定する。例えば、優先度が高いと、過去事例データDBAは、表示画面において、最初の方に表示される。例えば、優先度決定部FN9は、CPU101(図7参照)等によって実現される。
理由入力部FN10は、情報表示部FN7によって表示される情報を選択する理由を入力する。また、入力された理由を示す理由データDRNが記憶される。例えば、理由入力部FN10は、入力I/F(図7参照)等によって実現される。
具体的には、プロセス監視装置10は、例えば、以下のような表示画面を表示して、優先度決定部FN9及び理由入力部FN10を実現する。
図40は、本発明の第5実施形態におけるプロセス監視装置が表示する表示画面の一例を示す図である。図24に示す第1表示画面PNL1と比較すると、第5表示画面PNL5には、選択ボタンSBTが加わる点が異なる。さらに、第1表示画面PNL1と比較すると、第5表示画面PNL5には、理由入力テキストボックスRTXが加わる点が異なる。
選択ボタンSBTが押されると、プロセス監視装置は、選択された「過去事例」に係る資料等を表示する。したがって、選択ボタンSBTが押された回数をカウントすると、プロセス監視装置は、各資料等が参照された頻度を把握することができる。なお、頻度は、選択ボタンSBTを押した回数に限られず、他の方法で、資料等にアクセスした回数又は資料等を表示した回数等をカウントした値でもよい。例えば、このようにして、優先度決定部FN9(図39参照)は、実現されてもよい。
また、資料等を選ぶ際に、第5表示画面PNL5では、例えば、理由入力テキストボックスRTXに、理由を示すテキストをオペレータに入力させる。プロセス監視装置は、理由入力テキストボックスRTXに入力されたテキストを示すデータと、選択ボタンSBTによって選択される資料等とを関連付けして、理由データDRN(図39参照)に記憶する。
このように、過去に資料等を参照した際に、理由が入力され、理由データDRNがあらかじめ記憶されている場合がある。このような場合には、プロセス監視装置は、第5表示画面PNL5では、例えば、図示する「過去に選択された理由」に、理由データDRNに基づいて理由を表示してもよい。
(他の実施形態)
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。
また、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して頒布することができる。なお、記録媒体は、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、CD−ROM若しくはブルーレイディスク等の光ディスク、SD(登録商標)カード、補助記憶装置又はMO等でもよい。さらにまた、プログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。
さらに、本発明の一実施形態に係る各処理の全部又は一部は、1以上の情報処理装置を有するプロセス監視システムによって、処理の全部又は一部が並行、分散、冗長又はこれらの組み合わせで処理されてもよい。
また、本発明の一実施形態に係る各処理は、図示した順序に限られない。例えば、各処理の一部又は全部は、異なる順序、並行、分散又は省略されて処理されてもよい。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
1 プロセス監視システム
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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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