JP2021192279A - シナリオ作成方法、シミュレーション方法、シナリオ作成装置、シミュレーションシステム及びシナリオ作成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プラント設備の関連する人員の教育の質の向上ができる。【解決手段】プラントの制御のシミュレーションで実行するプラントの動作のシナリオを作成するシナリオ作成方法であって、プラントのモデル情報を取得するステップと、時系列でのプラントの状態を取得するステップと、シナリオの実行時に、インフォメーションツールに出力させる情報を取得するステップと、取得したモデル情報と、プラントの状態とに基づいて、プラントの各部の動作値を算出した時系列のデータと、インフォメーションツールに時系列で出力させる情報のデータと、を含むシナリオを作成するステップと、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、プラント設備に関連する人員を教育するシナリオ作成方法、シミュレーション方法、シナリオ作成装置、シミュレーションシステム及びシナリオ作成プログラムに関する。

プラント設備の各種運転状態を訓練するシミュレーション装置がある（例えば、特許文献１）。例えば、特許文献１には、インストラクタ端末、中央制御模擬盤及び現場操作模擬盤に対応するインターフェースを備え、中央制御室にいる作業員と、プラントの現場で作業を行う作業員に対して、シミュレーションを実行するシステムが記載されている。

特開２０１４−１７４４７６号公報

プラントのシミュレーションシステムで教育を行う教育対象者は、運転に問題が生じた場合に、その原因を高い精度で検出することが求められる。プラントのシミュレーションでは、種々のシナリオを準備することで、教育対象者に種々の条件での運転の訓練を実行することができ、教育対象者であるプラント設備の関連する人員の教育の質を向上させることができる。

本開示は、プラント設備の関連する人員の教育の質の向上できるシナリオ作成方法、シミュレーション方法、シナリオ作成装置、シミュレーションシステム及びシナリオ作成プログラムを提供することを課題とする。

本開示は、プラントの制御のシミュレーションで実行する前記プラントの動作のシナリオを作成するシナリオ作成方法であって、前記プラントのモデル情報を取得するステップと、時系列での前記プラントの状態を取得するステップと、前記シナリオの実行時に、インフォメーションツールに出力させる情報を取得するステップと、取得したモデル情報と、プラントの状態とに基づいて、前記プラントの各部の動作値を算出した時系列のデータと、前記インフォメーションツールに時系列で出力させる情報のデータと、を含むシナリオを作成するステップと、を含む。

本開示は、シミュレーション方法であって、上記のシナリオ作成方法でシナリオを作成するステップと、作成したシナリオに基づいて、シミュレーションを実行し、シミュレーションで入力された情報と、前記プラントのモデル情報とに基づいて、前記シミュレーションの出力結果を変化させるステップと、を含む。

本開示は、プラントの制御のシミュレーションで実行する前記プラントの動作のシナリオを作成するシナリオ作成装置であって、前記プラントのモデル情報を取得するモデル情報取得部と、時系列での前記プラントの状態を取得するプラント状態取得部と、前記シナリオの実行時に、インフォメーションツールに出力させる情報を取得するツール出力情報取得部と、取得したモデル情報と、プラントの状態とに基づいて、前記プラントの各部の動作値を算出した時系列のデータと、前記インフォメーションツールに時系列で出力させる情報のデータと、を含むシナリオを作成するシナリオ作成部と、を含む。

本開示は、シミュレーションシステムであって、プラントのモデルと、前記プラントの状態遷移の情報を含むシナリオとを用い、プラントの運転のシミュレーションを実行する演算装置と、前記演算装置で実行したシミュレーションで算出される前記プラントの各部の値を出力する出力部と、前記プラントモデルに操作を入力する入力部と、を含む制御ユニットと、前記演算装置で実行したシミュレーションで算出される算出結果と前記シナリオで設定された情報とを出力するインフォメーションツールと、を含む。

本開示は、シナリオ作成プログラムであって、プラントの制御のシミュレーションで実行する前記プラントの動作のシナリオを作成する制御装置に、前記プラントのモデル情報を取得するステップと、時系列での前記プラントの状態を取得するステップと、前記シナリオの実行時に、インフォメーションツールに出力させる情報を取得するステップと、取得したモデル情報と、プラントの状態とに基づいて、前記プラントの各部の動作値を算出した時系列のデータと、前記インフォメーションツールに時系列で出力させる情報のデータと、を含むシナリオを作成するステップと、を実行させる。

本開示によれば、プラント設備の関連する人員の教育の質の向上できるシナリオ作成方法、シミュレーション方法、シナリオ作成装置、シミュレーションシステム及びシナリオ作成プログラムを提供できる。

図１は、本実施形態のシミュレーションシステムの概略構成を示す模式図である。 図２は、シミュレーションシステムの演算装置と記憶装置の概略構成を示すブロック図である。 図３は、本実施形態のシミュレーションシステムでシミュレーションを実行する原子力発電プラントのモデルを模式的に表す概略構成図である。 図４は、モデルの信号の伝達経路の一部を示す模式図である。 図５は、本実施形態のシナリオ作成方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。 図７は、インフォメーションツールの表示の一例を示す模式図である。

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、下記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り、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。

［本実施形態］
本実施形態のシミュレーションシステム１０は、例えば、原子力発電プラントや火力発電プラント等のプラント設備を運転操作する運転員や、プラント設備を点検する点検員等の訓練対象者に対するシミュレーションを実行する。シミュレーションシステム１０は、プラント設備の種々の異常が生じた状態でのプラント設備の運転状態をシミュレーションし、出力することで、訓練対象者に実際のプラントでの異常に対応することができる訓練を実行する。本実施形態では、プラント設備として、原子力発電プラントに適用して説明する。

図１は、本実施形態のシミュレーションシステムの概略構成を示す模式図である。図２は、シミュレーションシステムの演算装置と記憶装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、シミュレーションシステム１０は、演算装置１２と、記憶装置１４と、入力装置１６と、出力装置１８と、第１訓練室２０と、第２訓練室２２と、第３訓練室２４と、を含む。シミュレーションシステム１０は、プラント設備として原子力発電プラントに適用する場合、第１訓練室２０が、原子力発電プラントの中央制御室に対応する施設となる。第２訓練室２２が、原子力発電プラントの保守等を行う作業員が訓練を行う施設となる。第３訓練室２４が、原子力発電プラントのシステムを管理するシステム管理者が訓練を行う施設となる。

演算装置１２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の集積回路を含み、各種プログラムに従って各種処理を実行する。演算装置１２は、原子力発電プラントのモデルと、設定されたシナリオに基づいてシミュレーションを実行する。また、本実施形態の演算装置１２は、シナリオを作成する。また、演算装置１２は、シミュレーションを実行した結果の情報を接続している各機器に出力し、各機器に入力された情報を取得する。

記憶装置１４は、例えば、データサーバである。記憶装置１４は、シナリオの作成、シミュレーションの実行に必要な各種情報を記憶する。記憶装置１４は、作成したシナリオや、シミュレーションの実行結果も記憶する。

操作部１６は、キーボード等の入力デバイスである。表示部１８は、モニタ等の表示デバイスである。操作部１６及び表示部１８は、シミュレーションシステム１０を管理する管理者が各種情報を入力し、設定する場合に使用する。なお、操作部１６、表示部１８は、通信網を介して、演算装置１２と接続していてもよく、演算装置１２に対して着脱可能でもよい。

第１訓練室２０は、原子力発電プラントを制御するための制御盤５２と、管理者用モニタ５４とが設けられている。制御盤５２には、アナログまたはデジタルな機器が設けられている。具体的に、制御盤５２には、原子力発電プラントの運転状況を示すための各種プラントデータを表示する表示部６４と、原子力発電プラントを運転操作するための操作部６５とが設けられている。表示部１０４としては、例えば、各種計器６４ａ、指示器６４ｂ、警報機６４ｃ、ＣＲＴモニタ６４ｄ及び液晶モニタ６４ｅ等が含まれる。また、操作部６５としては、操作スイッチ、操作レバー、マウスやキーボード等の入力デバイスが含まれる。管理者用モニタ５４は、制御盤５２の各種機器に表示される情報が、表示される、制御盤５２は、運転操作者Ｐ１が操作する。管理者用モニタ５４は、管理者Ｐ２が、確認を行う。第１訓練室２０は、演算装置１２から各種情報が供給される。制御盤５２は、入力された操作を演算装置１２に出力する。

第２訓練室２２は、原子力発電プラントの保守、点検、修理等を行う作業員が訓練を行う施設となる。第２訓練室２２は、モニタ７２と、操作部７４と、を含む。モニタ７２は、演算装置１２で実行されたシミュレーションで算出されるプラントの各種運転状態の保守に必要な情報が表示される。モニタ７２には、主に設備の状態が表示される。操作部７４は、モニタ２２に表示された情報に基づいて、作業員がプラントに対して実行する操作や、判断した結果が入力される。つまり、操作部７４は、シミュレーションで作業員が実行する処理が入力される。

第３訓練室２４が、原子力発電プラントのシステムを管理するシステム管理者が訓練を行う施設となる。システム管理者は、サイバーセキュリティの対策を行う人員でもある、第３訓練室２４は、インフォメーションツール７６と、操作部７８と、を含む。インフォメーションツール７６は、表示装置や、音声出力装置、発光装置である。インフォメーションツール７６は、シミュレーションで実行した情報と、シミュレーションを実行させるシナリオで設定されたシステムに関する各種情報が出力される。システムに関する情報は、後述するが通信回線を用いたプラントへのアクセス情報や、制御機器のアップデートの情報、メンテナンスの情報である。操作部７８は、インフォメーションツール７６に出力された情報に基づいて、システム管理者がプラントに対して実行する操作や、判断した結果が入力される。つまり、操作部７８は、シミュレーションでシステム管理者が実行する処理が入力される。

なお、本実施形態では、訓練対象者を３つの部屋に分けたが、物理的な空間を分けずに、同じ空間にそれぞれの情報を出力するようにしてもよい。また、プラントの運転員用の第１訓練室２０と、プラントの保守、点検、修理等を行う作業員用の第２訓練室２２は、共通としてもよい。また、本実施形態のように第１訓練室２０は、実際のプラントと同様の制御盤を設けることが好ましいが、パーソナルコンピュータで模擬してもよい。

次に、図２を用いて、演算装置１２と、記憶装置１４の各部について、説明する。演算装置１２は、シナリオ作成装置３２と、シミュレーション実行装置３４と、通信部３６と、を含む。本実施形態では、シナリオ作成装置３２と、シミュレーション実行装置３４を１つの演算装置１２に含めたが、別々の機器でもよい。通信部３６は、有線、無線を介して他の機器と通信を行い、データの送受信を行う。

シナリオ作成装置３２は、各種入力と、記憶装置１４に記憶されたデータに基づいて、シナリオを作成する。ここで、シナリオは、シミュレーションシステム１０で実行するシミュレーションの時系列でのプラントの各部の状態を示す情報である。シナリオは、例えば、プラントの一部で異常が発生した場合のプラントの状態を再現するための情報が含まれる。シナリオ作成装置３２は、モデル情報取得部３２ａと、プラント状態取得部３２ｂと、ツール出力情報取得部３２ｃと、シナリオ作成部３２ｄと、を含む。

モデル情報取得部３２ａは、シミュレーションを実行する対象のプラント、本実施形態では原子力発電プラントをモデル化した情報を、取得する。モデル情報取得部３２ａは、記憶装置１４に記憶された情報や、通信部３６を介した外部機器と通信することで、モデル情報を取得する。

プラント状態取得部３２ｂは、シナリオに反映させる時系列で変化するプラントの状態の情報を取得する。プラント状態取得部３２ｂは、プラント状態として、異常が発生する部位の情報や、異常が発生する時点の情報を取得してもよいし、異常が発生したプラントの各部の情報を取得してもよい。プラント情報取得部３２ｂは、入力装置１４からの入力からまたは通信部３６を介した通信でプラント状態を取得する。プラントの状態として、設定されるプラントの各部の動作値としては、プラントの各部の制御値と、プラントに設けられたセンサの検出値の情報を含むことができる。また、プラントの各部の動作値には、プラントの安全又はプラントの設備保護に関わるものを含む異常が発生していると判断する基準となるパラメータを含むこともできる。

ツール出力情報取得部３２ｃは、インフォメーションツール７６に出力する情報を取得する。具体的には、システムに起因する異常の発生かを判断するためにインフォメーションツール７６に出力する情報を取得する。システムに起因する異常の発生とは、制御装置等の演算装置に対するハッキング、ウイルス感染のサイバー攻撃等で生じる異常の発生を含む。ここで、サイバー攻撃とは、コンピュータ等の演算処理機能や記憶機能を備える機器に対して電気信号を用いた攻撃である。サイバー攻撃は、ネットワークを介する攻撃も、介さない攻撃も含む。ネットワークを介さない攻撃とは、ＵＳＢメモリ等を用いたデータの書き込みや、ウイルスが内在した処理装置、回路基板への交換等がある。システムに起因する異常は、単一箇所のみならず、複数個所で発生する場合も含まれる。ツール出力情報取得部３２ｃが記憶するインフォメーションツール７６に出力する情報には、一例として、制御装置のメンテナンス情報、アクセス情報、更新情報（アップデート情報）等が含まれる。インフォメーションツール７６は、サイバー攻撃が想定される各種手段に対応する情報を取得してもよい。また、インフォメーションツール７６に出力する情報の項目等は、予め設定しても、インフォメーションツール７６に出力する情報として入力装置１６からの入力に基づいて設定してもよい。

シナリオ作成部３２ｄは、シナリオ作成装置３２の各部で取得した情報に基づいて、シミュレーションでプラントのモデルの運転状態の変動を設定した時系列の情報をシナリオとして作成する。シナリオ作成部３２ｄは、シナリオに、時系列でインフォメーションツール７６に出力させる情報も含む。シナリオ作成部３２ｄは、作成したシナリオの情報を記憶装置１４に記憶させる。

シミュレーション実行装置３４は、プラントのシミュレーションを実行する。シミュレーション実行装置３４は、モデル情報取得部３４ａと、シナリオ取得部３４ｂと、ツール情報取得部３４ｃと、入力情報取得部３４ｄと、シミュレーション部３４ｅと、情報出力部３４ｆと、を含む。

モデル情報取得部３４ａは、シミュレーションを実行する対象のプラント、本実施形態では原子力発電プラントをモデル化した情報を、取得する。モデル情報取得部３４ａは、記憶装置１４に記憶された情報や、通信部３６を介した外部機器との通信することで、モデル情報を取得する。

シナリオ取得部３４ｂは、シナリオ作成装置３２で作成し、シミュレーションで実行するシナリオの情報を取得する。ツール情報取得部３４ｃは、シナリオに含まれ、シナリオに対応するシミュレーションの実行時に、インフォメーションツールに出力する情報を取得する。入力情報取得部３４ｄは、シミュレーションの実行時に、制御盤５２、操作部７４、７８に入力される情報を取得する。

シミュレーション部３４ｅは、シミュレーション実行装置３４の各部の情報に基づいて、シミュレーションを実行する。シミュレーション部３４ｅは、シナリオに基づいて、プラントの状態を算出する。また、シミュレーション部３４ｅは、入力情報取得部３４ｄの情報に基づいて、入力が行われた以降のプラントのシミュレーションを実行する。シミュレーション部３４ｅは、実行したシミュレーションの情報、シミュレーションに対して入力された情報を評価してもよい。

情報出力部３４ｆは、シミュレーション部３４ｅで実行したシミュレーションの結果を出力する。また、情報出力部３４ｆは、シミュレーション部３４ｅで実行したシミュレーションの情報、シミュレーションに対して入力された情報を評価し、評価した結果を出力する。

記憶装置１４は、プラントモデル４０と、ツール出力用データ４１と、シナリオ作成プログラム４２と、シミュレーションプログラム４３と、シナリオデータ４４と、プラント状態データ４５と、を含む。

プラントモデル４０は、シミュレーションを行う対象のプラント、本実施形態では原子力発電プラントのモデルの情報である。プラントモデル４０は、運転のシミュレーションに必要な各種情報、例えば、各部の配置、形状、機能、運転可能範囲等の情報が含まれる。

ツール出力用データ４１は、シミュレーションの実行時に、インフォメーションツールに出力する情報である。ツール出力用データ４１は、出力する項目の情報、表示させる画面の画像の情報、シナリオに対応付けられた具体的な数値、入力情報等である。

シナリオ作成プログラム４２は、シナリオ作成部３２ｄでシナリオを作成する処理を実行させるプログラムである。シミュレーションプログラム４３は、シミュレーション部３４ｅでシミュレーションを実行させるプログラムである。シナリオデータ４４は、シナリオ作成部３２ｄで作成されるシナリオのデータである。プラント状態データ４５は、シミュレーションを実行して算出されるプラントモデル１０１の各部の時系列のデータである。

図３は、本実施形態のシミュレーションシステムでシミュレーションを実行する原子力発電プラントのモデルを模式的に表す概略構成図である。図４は、モデルの信号の伝達経路の一部を示す模式図である。プラントモデル４０は、図３及び図４に模式的に示す各部の情報を含む。

本実施形態に係るプラントモデル１０１は、原子力発電プラントのモデルである。プラントモデル１０１に適用された原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。なお、プラントモデル１０１は、原子力発電プラントに限られず、任意のプラントであってよい。

プラントモデル１０１には、原子力建屋１０２と、緊急時プラント運営部１０４との建物が設けられている。原子力建屋１０２内には、原子炉格納容器１１１が設けられている。原子炉格納容器１１１は、内部に加圧水型原子炉１１２および蒸気発生器１１３が格納されている。加圧水型原子炉１１２と蒸気発生器１１３とは冷却水配管１１４，１１５を介して連結されている。冷却水配管１１４は、加圧器１１６が設けられている。冷却水配管１１５は、一次冷却材ポンプ１１７が設けられている。従って、加圧水型原子炉１１２にて、炉心を構成する燃料により一次冷却材として軽水が加熱され、高温の軽水が加圧器１１６により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管１１４を通して蒸気発生器１１３に送られる。この蒸気発生器１１３では、高温高圧の軽水（一次冷却材）と二次冷却材との間で熱交換が行われ、冷やされた軽水が一次冷却材ポンプ１１７により冷却水配管１１５を通して加圧水型原子炉１１２に戻される。

蒸気発生器１１３は、原子炉格納容器１１１の外部に設けられた蒸気タービン１１８および復水器１１９と主蒸気管１２０および給水管１２１を介して連結されている。給水管１２１は、給水ポンプ１２２が設けられている。また、蒸気タービン１１８は、発電機１２３が接続されている。復水器１１９は、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２４および排水管１２５が連結されている。従って、蒸気発生器１１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、主蒸気管１２０を通して蒸気タービン１１８に送られ、この蒸気により蒸気タービン１１８を駆動して発電機１２３により発電を行う。蒸気タービン１１８を駆動した蒸気は、復水器１１９で冷却された後、給水管１２１を通して蒸気発生器１１３に戻される。

プラント運営部１０４は、プラントモデル１０１の教育対象者がプラントモデルの情報を取得する施設である。プラント運営部１０４は、第１訓練室１３２と、第２訓練室１３４と、第３訓練室１３６と、を含む。第１訓練室１３２と、第２訓練室１３４と、第３訓練室１３６とは、シミュレーションシステム１０の第１訓練室２０と、第２訓練室２２と、第３訓練室２４に対応する施設である。プラントモデル１０１の第１訓練室１３２と、第２訓練室１３４と、第３訓練室１３６に入出力される情報は、シミュレーション実行時に第１訓練室２０と、第２訓練室２２と、第３訓練室２４に入出力される情報となる。

本実施形態のプラントモデル１０１は、図３に示すように原子力発電プラントの構成に加え、システム構成の情報を含む。図４は、プラントモデル１０１の一部を模式的に示すものである。プラントモデル１０１は、制御回路２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃと、制御回路２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃと、制御部２３４と、上位制御部２３６と、通信部２３８と、を含む。なお、制御機能の構成は、これに限定されず、対象のプラントに基づいて制御機能の構成とすることができる。

制御回路２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃとは、冗長系の制御回路であり、１つのバルブ２１２に対して配置される。バルブ２１２は、配管２１０に設置されている。配管２１０には、配管２１０内の流体の流れを検出するセンサ２１４が設置される。センサ２１４は、流量計や、圧力計、温度計等である。センサ２１４は、検出結果を制御回路２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに入力する。制御回路２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃとは、センサ２１４から入力された情報が同様に入力される。制御回路２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、アナログ回路であり、回路で演算を行い、演算結果を制御部２３４に出力する。制御回路２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、同様の演算を行うため、処理が適切に実行される場合、同じ演算結果が制御部２３４に出力される。制御回路２３０ａは、制御盤２３１aを備える。制御回路２３０ｂは、制御盤２３１ｂを備える。制御回路２３０ｃは、制御盤２３１ｃを備える。

制御回路２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃとは、冗長系の制御回路であり、１つのポンプポンプ２２０に対して配置される。制御回路２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃとは、センサ２１４から入力された情報が同様に入力される。制御回路２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃは、アナログ回路であり、回路で演算を行い、演算結果を制御部２３４に出力する。制御回路２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃは、同様の演算を行うため、処理が適切に実行される場合、同じ演算結果が制御部２３４に出力される。制御回路２３２ａは、制御盤２３３aを備える。制御回路２３２ｂは、制御盤２３３ｂを備える。制御回路２３２ｃは、制御盤２３３ｃを備える。

制御部２３４は、デジタルの演算部であり、制御回路２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、制御回路２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ等からの入力に基づいて各部の制御値を算出する。制御部２３４は、通信端子２３５を備える。制御部２３４は、通信端子２３５を介して外部の機器と接続することで、内部の演算プログラムを更新することができる。通信端子２３５は、有線で通信を行う、例えばＵＳＢ端子である。

上位制御部２３６は、制御部２３４から情報を取得する。上位制御部２３６は、通信部２３８を介して外部の機器と通信を行う。上位制御部２３６は、制御部２３４から情報を受けることができるが、書き込みできない設定としてもよい。

プラントモデル１０１は、制御機能にアクセス可能な方法、交換可能な方法、更新可能な方法等が対応付けられる。本実施形態のプラントモデル１０１は、制御回路の制御盤が交換可能であり、制御部２３４に通信端子２３５を介してアクセス可能であり、上位制御部２３６に通信部２３８からアクセス可能である。また、上位制御部２３６から制御部２３４にアクセス可能である。本実施形態では、ツール出力情報に、制御機能へのアクセス情報、交換情報、更新情報等を含む。交換情報とは、例えば、制御盤を交換した日時、交換者の情報である。アクセス情報、更新情報は、通信部や通信端子を介して各部とデータの授受を行った日時、データの授受を行った者の情報である。

なお、制御機能の構成は、これに限定されず、対象のプラントに基づいて制御機能の構成とすることができる。

図５は、本実施形態のシナリオ作成方法の一例を示すフローチャートである。次に、図５を用いて、シミュレーションシステム１０のシナリオ作成装置３２を用いたシナリオ作成方法の一例について、説明する。

シナリオ作成装置３２は、プラントのモデル情報を取得する（ステップＳ１２）。シナリオ作成装置３２は、モデル情報取得部３２ａで、シミュレーションを実行するプラントのモデルの情報を取得する。シナリオ作成装置３２は、プラントの運転に関する情報を取得する（ステップＳ１４）。シナリオ作成装置３２は、プラント状態取得部３２ｂで、シナリオに反映させる時系列で変化するプラントの状態の情報を取得する。

シナリオ作成装置３２は、インフォメーションツールに出力する情報を取得する（ステップＳ１６）。シナリオ作成装置３２は、ツール出力情報取得部３２ｃでシナリオに対応して、インフォメーションツール７６に表示させる情報、例えば、プラントのメンテナンスや、外部からのアクセス情報を取得する。

シナリオ作成装置３２は、取得した情報に基づいて、プラントの各部の動作とインフォメーションツールに出力する情報とを時系列で設定したシナリオを作成する（ステップＳ１８）。シナリオ作成装置３２は、作成したデータを記憶装置１４に記憶させる。

次に、図６及び図７を用いて、シミュレーション方法について、説明する。図６は、本実施形態のシミュレーション方法の一例を示すフローチャートである。図７は、インフォメーションツールの表示の一例を示す模式図である。シミュレーション実行装置３４は、シナリオ情報（シナリオ）を取得する（ステップＳ２０）。シミュレーション実行装置３４は、プラントのモデルでシナリオを実行する（ステップＳ２２）。つまり、シミュレーション実行装置３４は、プラントのモデルとシナリオとを用いて、シナリオに基づいてプラントのシミュレーションを実行する。シミュレーション実行装置３４は、シミュレーションで実行したデータを各部に出力する（ステップＳ２４）。

シミュレーション実行装置３４は、各部からの入力があるかを判定する（ステップＳ２６）。具体的には、制御盤５２、操作部７４、７８からの入力があるかを判定する。シミュレーション実行装置３４は、入力がないと判定した場合（ステップＳ２６でＮｏ）、ステップＳ２２に戻り、シナリオに基づいたシミュレーションを継続する。

シミュレーション実行装置３４は、入力があると判定した場合（ステップＳ２６でＹｅｓ）、入力された情報を蓄積し（ステップＳ２８）、シミュレーションが完了したかを判定する（ステップＳ３０）。

シミュレーション実行装置３４は、シミュレーション完了していないと判定した場合（ステップＳ３０でＮｏ）、シミュレーションの再計算は必要かを判定する（ステップＳ３２）。つまり、検出した入力に基づいて、現時点以降のシナリオを調整する必要があるかを判定する。シミュレーション実行装置３４は、シミュレーションの再計算が必要ないと判定した場合（ステップＳ３２でＮｏ）、ステップＳ２２に戻り、シナリオに基づいたシミュレーションを継続する。

シミュレーション実行装置３４は、シミュレーションの再計算が必要である判定した場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）、入力値に基づいてシナリオを再構築する（ステップＳ３４）。シミュレーション実行装置３４は、シナリオを再構築した後、ステップＳ２２に戻り、再構築したシナリオに基づいたシミュレーションを継続する。

シミュレーション実行装置３４は、シミュレーション完了と判定した場合（ステップＳ３０でＹｅｓ）、シミュレーション結果を評価する（ステップＳ４０）。なお、シミュレーション結果の評価は、別処理で実行しても、シミュレーション中にその時点までのシミュレーション結果を用いて、実行してもよい。シミュレーション実行装置３４は、例えば、シミュレーション結果のあらかじめ設定されたパラメータを評価対象とし、プラントの安全上重要な設備の使用不能期間に応じて上昇するリスク値の増減量に基づいて、評価を行う。また、ここで、前記リスク値は、複数のパラメータに設けられ、リスク値の増加量に対して予め閾値が定められることが好ましい。この場合、シミュレーションの結果は、リスク値の増減量と閾値とに基づいて評価する。閾値に余裕があるほど、安全に対応したとして評価を高くする。また、シミュレーション結果は、シナリオを収束するのに要した時間と、予め定められる所要時間とを比較することにより算出してもよい。

ここで、本実施形態のように、プラントのモデルは、プラントに関係する異なる業務を行う複数の対象者に訓練時に判断の基準となる情報を出力できるモデルであることが好ましい。本実施形態では、対象者は、プラントの運転員、プラントの保守等を行う作業員及びサイバーセキュリティの対策を行う人員を含む。シミュレーション実行装置３４は、複数の前記対象者のそれぞれが実行した操作を前記シミュレーションの結果を評価し、評価結果として出力することが好ましい。シミュレーション実行装置３４は、シミュレーション結果の評価を行った後、本処理を終了する。

シミュレーションシステム１０は、ステップＳ２４で出力する情報として、インフォメーションツール７６に図７に示すような画像３００を表示させる。画像３００は、ウインドウ３０２、３０４、３０６を含む。ウインドウ３０２は、シミュレーションで検出された警告、異常情報を含むアラートデータが表示される。ウインドウ３０４は、プラントモデル１０１の各制御部に対して設定されたアクセスログ、アクセスの履歴が表示される。
ウインドウ３０６は、プラントモデル１０１の各制御部についてのアップデートや基板の交換、電子部品の交換等の情報を含むメンテナンスデータが表示される。

シミュレーションシステム１０は、作成したシナリオに、インフォメーションツール７６に、図７に示すような制御部に対するサイバー攻撃のきっかけとなり得る各種情報を関連付ける。これにより、インフォメーションツール７６に表示させるデータとともにプラントのシミュレーションを実行できることで、サイバー攻撃等によりプラントに異常が生じた場合についてもシミュレーションを行うことができる。また、シミュレーションシステム１０は、シミュレーション実行時に、インフォメーションツール７６に表示させる。これにより、シミュレーションでプラントの運転の訓練を実行する対象者は、プラントの異常が生じた場合、発生した異常がサイバー攻撃により生じたものかを検討することができる。

また、プラントの状態に、プラントの制御装置にサイバー攻撃が行われた場合の動作を含ませ、シナリオとして、サイバー攻撃により生じるプラントの異常を設定することで、プラントの運転のシミュレーションの訓練時にサイバー攻撃による異常のモードも経験することができる。また、プラントの状態には、サイバー攻撃による動作以外を含むことができるため、シナリオに基づいてシミュレーションを実行することで、サイバー攻撃以外の異常の対応の訓練や、最適な運転を調整する訓練とともにサイバー攻撃に対応する運転を訓練することができる。また、プラントの動作値として、プラントの安全又はプラントの設備保護に関わるものを含む異常が発生していると判断する基準となるパラメータを含むことで、シミュレーションで、プラントの安全又はプラントの設備保護に関わるものを含む異常が発生しているかを判断する訓練を行うことができる。また、シミュレーションの評価時に、プラントの安全又はプラントの設備保護に関わるものを含む異常の発生の可能性がどの程度あったかを評価することができる。

また、シミュレーションシステム１０は、プラントモデル１０１として、制御機能のブロックを設け、そのブロックに対するメンテナンス等の情報を加味できる構成とすることで、プラントが外部の通信網に対して遮断されている状態のサイバー攻撃もシミュレーションすることができる。具体的には、基板の交換時にサイバー攻撃された場合、通信端子を接続してのアップデート、メンテナンス時にサイバー攻撃された場合のシナリオも作成することができる。

さらに、本実施形態のプラントが原子力発電プラントのように、冗長系で同様の機器が複数設置されている場合、メンテナンスが複数個所で同じ担当者で行われた等の情報に基づいて、異常の発生個所を推定し、事前に対応するという訓練が可能となる。

シミュレーションシステム１０は、評価結果を出力することで、シミュレーションで実行した訓練の結果を所定の基準で評価することができる。また、プラントのシミュレーションをプラントの安全上重要な設備の使用不能期間に応じて上昇するリスク値に基づいて評価することで、プラントを安全に運転できているか、異常な状態を短くできているか等を評価することができる。また、シナリオを収束させるまでにかかる時間を評価することでも、対象者を好適に評価することができる。また、本実施形態のように、プラントに関係する異なる業務を行う複数の対象者に訓練時のシミュレーションが実行できるモデルとすることで、本実施形態のように、プラントに関わる種々の対象者に対して、包括的なシミュレーションを実行することができる。特にプラントを運転する運転員と、サイバーセキュリティに対応する人員を含めることで、サイバー攻撃の観点に基づいて生じるプラントの運転の異常に対する訓練を行うことができる。また、複数の対象者ごとに評価を行うことで、それぞれの業務内容を評価することができる。

シミュレーションシステム１０は、プラントが原子力発電プラントの場合、シミュレーションの結果から、プラントの安全上重要な設備の使用不能期間に応じて上昇するリスク値として、ΔＣＦＦ（格納容器機能喪失頻度の増減量）、ΔＣＤＦ（炉心損傷頻度の増減量）、ＨＥＰ（人的過誤確率 Human Error Probability）を算出して評価することが好ましい。このように、シミュレーションの結果をΔＣＦＦ、ΔＣＤＦ、ＨＥＰ等に基づいて、評価することで、サイバー攻撃に対する対応で、原子力発電プラントに生じる影響を適切に評価することができる。

１０ シミュレーションシステム
１２ 演算装置
１４ 記憶装置
１６ 入力装置
１８ 出力装置
２０ 第１訓練室
２２ 第２訓練室
２４ 第３訓練室
３２ シナリオ作成装置
３２ａ モデル情報取得部
３２ｂ プラント状態取得部
３２ｃ ツール出力情報取得部
３２ｄ シナリオ作成部
３４ シミュレーション実行装置
３４ａ モデル情報取得部
３４ｂ シナリオ取得部
３４ｃ ツール情報取得部
３４ｄ 入力情報取得部
３４ｅ シミュレーション部
３４ｆ 情報出力部
３６ 通信部
４０ プラントモデル
４１ ツール出力用データ
４２ シナリオ作成プログラム
４３ シミュレーションプログラム
４４ シナリオデータ
４５ プラント状態データ
５２ 制御盤
５４、７２ モニタ
７４、７８ 操作部
７６ インフォメーションツール
１０１ プラントモデル
１０４ プラント運営部
１３２ 第１訓練室
１３４ 第２訓練室
１３６ 第３訓練室
２１０ 配管
２１２ バルブ
２１４ 計測器
２２０ ポンプ
２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ 制御回路
２３１ａ、２３１ｂ、２３１ｃ、２３３ａ、２３３ｂ、２３３ｃ 制御盤
２３４ 制御部
２３５ 通信端子
２３６ 上位制御部
２３８ 通信部

Claims (14)

1. プラントの制御のシミュレーションで実行する前記プラントの動作のシナリオを作成するシナリオ作成方法であって、
   前記プラントのモデル情報を取得するステップと、
   時系列での前記プラントの状態を取得するステップと、
   前記シナリオの実行時に、インフォメーションツールに出力させる情報を取得するステップと、
   取得したモデル情報と、プラントの状態とに基づいて、前記プラントの各部の動作値を算出した時系列のデータと、前記インフォメーションツールに時系列で出力させる情報のデータと、を含むシナリオを作成するステップと、を含むシナリオ作成方法。
2. 前記プラントの状態は、前記プラントの制御装置にサイバー攻撃が行われた場合の動作を含む請求項１に記載のシナリオ作成方法。
3. 前記プラントの各部の動作値は、前記プラントの各部の制御値と、前記プラントに設けられたセンサの検出値の情報を含む請求項１または請求項２に記載のシナリオ作成方法。
4. 前記プラントの各部の動作値は、前記プラントの安全又はプラントの設備保護に関わるものを含む異常が発生していると判断する基準となるパラメータを含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシナリオ作成方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシナリオ作成方法でシナリオを作成するステップと、
   作成したシナリオに基づいて、シミュレーションを実行し、シミュレーションで入力された情報と、前記プラントのモデル情報とに基づいて、前記シミュレーションの出力結果を変化させるステップと、を含むシミュレーション方法。
6. 前記シミュレーションの前後で、前記プラントの安全上重要な設備の使用不能期間に応じて上昇するリスク値の増減量により前記シミュレーションの結果を評価するステップをさらに含む請求項５に記載のシミュレーション方法。
7. 前記リスク値は、複数のパラメータに設けられ、
   前記リスク値の増加量に対して予め閾値が定められ、
   リスク値の増減量と閾値とに基づいて、前記シミュレーションの結果を算出する請求項６に記載のシミュレーション方法。
8. 前記シナリオを収束するのに要した時間と、予め定められる所要時間とを比較することにより前記シミュレーションの結果を評価するステップをさらに含む請求項５から７のいずれか一項に記載のシミュレーション方法。
9. 前記プラントのモデルは、前記プラントに関係する異なる業務を行う複数の対象者に訓練時に判断の基準となる情報を出力できるモデルである請求項５から８のいずれか一項に記載のシミュレーション方法。
10. 前記対象者は、プラントの運転員、プラントの保守等を行う作業員及びサイバーセキュリティの対策を行う人員を含む請求項９に記載のシミュレーション方法。
11. 複数の前記対象者のそれぞれが実行した操作を前記シミュレーションの結果を評価するステップを有する請求項９または請求項１０に記載のシミュレーション方法。
12. プラントの制御のシミュレーションで実行する前記プラントの動作のシナリオを作成するシナリオ作成装置であって、
    前記プラントのモデル情報を取得するモデル情報取得部と、
    時系列での前記プラントの状態を取得するプラント状態取得部と、
    前記シナリオの実行時に、インフォメーションツールに出力させる情報を取得するツール出力情報取得部と、
    取得したモデル情報と、プラントの状態とに基づいて、前記プラントの各部の動作値を算出した時系列のデータと、前記インフォメーションツールに時系列で出力させる情報のデータと、を含むシナリオを作成するシナリオ作成部と、含むシナリオ作成装置。
13. プラントのモデルと、前記プラントの状態遷移の情報を含むシナリオとを用い、プラントの運転のシミュレーションを実行する演算装置と、
    前記演算装置で実行したシミュレーションで算出される前記プラントの各部の値を出力する出力部と、前記プラントのモデルに操作を入力する入力部と、を含む制御ユニットと、
    前記演算装置で実行したシミュレーションで算出される算出結果と前記シナリオで設定された情報とを出力するインフォメーションツールと、を含むシミュレーションシステム。
14. プラントの制御のシミュレーションで実行する前記プラントの動作のシナリオを作成する制御装置に、
    前記プラントのモデル情報を取得するステップと、
    時系列での前記プラントの状態を取得するステップと、
    前記シナリオの実行時に、インフォメーションツールに出力させる情報を取得するステップと、
    取得したモデル情報と、プラントの状態とに基づいて、前記プラントの各部の動作値を算出した時系列のデータと、前記インフォメーションツールに時系列で出力させる情報のデータと、を含むシナリオを作成するステップと、を実行させるシナリオ作成プログラム。

Images