JP2023094213A - データ可視化装置、データ可視化方法、及びプログラム - Google Patents

データ可視化装置、データ可視化方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】異常原因の特定を支援すること。【解決手段】一実施形態に係るデータ可視化装置は、バッチプロセスのプロセス変数に関する計測値と、多変量統計的プロセス管理の手法により前記計測値から計算された統計量と、前記統計量に対する前記プロセス変数の寄与度とを記憶するように構成されている記憶部と、ユーザによって選択された１以上のバッチプロセスに関して、前記１以上のバッチプロセスの各々における統計量の最大値を選択可能にトレンドグラフとして可視化する第１の画面を表示するように構成されている第１の表示部と、前記第１の画面で前記ユーザによって選択されたバッチプロセスにおける前記寄与度の合計を所定の順で選択可能に可視化する第２の画面を表示するように構成されている第２の表示部と、前記第２の画面で前記ユーザによって選択された前記寄与度の合計に対応するプロセス変数に関する計測値をトレンドグラフとして可視化する第３の画面を表示するように構成されている第３の表示部と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、データ可視化装置、データ可視化方法、及びプログラムに関する。
多変量統計的プロセス管理（ＭＳＰＣ：Multi-Variate Statistical Process Control）と呼ばれる手法が従来から知られている（例えば、特許文献１～４等）。ＭＳＰＣでは、Ｑ値又はＱ統計量等と呼ばれる指標値が閾値を超えた場合にプロセスに異常（又は異常の兆候）が発生したと診断される場合が多い。このような場合、例えば、プロセスを監視する担当者等は、プロセス変数といったパラメータの中から異常に寄与したパラメータを見つけ出し、更にそれらのパラメータの絞り込み等を行うことで、異常原因の特定を行っている。
国際公開第２０２０／０１４８８１号 特開２０１８－１７３９４８号公報 特開２０１９－５３５３７号公報 特開２０１７－２１５９０８号公報
しかしながら、従来では、異常原因の特定には多大な労力と時間を要していた。これは、一般に、プロセス変数といったパラメータの数は膨大であることが多く、或るプロセスで異常が発生したと診断されたとしても、どのパラメータがその異常に寄与しているのかを見つけ出して、絞り込むことが困難なためである。
本発明の一実施形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、異常原因の特定を支援することを目的とする。
上記目的を達成するため、一実施形態に係るデータ可視化装置は、バッチプロセスのプロセス変数に関する計測値と、多変量統計的プロセス管理の手法により前記計測値から計算された統計量と、前記統計量に対する前記プロセス変数の寄与度とを記憶するように構成されている記憶部と、ユーザによって選択された１以上のバッチプロセスに関して、前記１以上のバッチプロセスの各々における統計量の最大値を選択可能にトレンドグラフとして可視化する第１の画面を表示するように構成されている第１の表示部と、前記第１の画面で前記ユーザによって選択されたバッチプロセスにおける前記寄与度の合計を所定の順で選択可能に可視化する第２の画面を表示するように構成されている第２の表示部と、前記第２の画面で前記ユーザによって選択された前記寄与度の合計に対応するプロセス変数に関する計測値をトレンドグラフとして可視化する第３の画面を表示するように構成されている第３の表示部と、を有する。
異常原因の特定を支援することができる。
本実施形態に係るデータ可視化システムの全体構成の一例を示す図である。 画面遷移の一例を示す図である。 本実施形態に係るデータ可視化装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 本実施形態に係るデータ可視化装置の機能構成の一例を示す図である。 データ選択画面の一例を示す図である。 トレンド表示画面（最大Ｑ値トレンド）の一例を示す図である。 トレンド表示画面（１バッチ内Ｑ値トレンド）の一例を示す図である。 トレンド表示画面（１バッチ内Ｑ値寄与度）の一例を示す図である。 トレンド表示画面（１バッチ内計測値トレンド）の一例を示す図である。
以下、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態では、バッチプラントのプロセス（つまり、バッチプロセス）を対象として、ＭＳＰＣによる異常診断を行う異常診断システムから取得した各種データを可視化することで、異常原因の特定を支援することができるデータ可視化システム１について説明する。なお、バッチプラントを対象とすることは一例であって、そのプロセスがバッチプロセス又はそれに類似するプロセスである様々な機器や装置、設備、システム、ロボット等を対象とすることが可能である。
＜データ可視化システム１の全体構成例＞
本実施形態に係るデータ可視化システム１の全体構成例を図１に示す。図１に示すように、本実施形態に係るデータ可視化システム１には、データ可視化装置１０と、異常診断システム２０と、制御装置３０と、バッチプラント４０とが含まれる。データ可視化装置１０と異常診断システム２０は、任意の通信ネットワークを介して通信可能に接続される。同様に、異常診断システム２０と制御装置３０は任意の通信ネットワークを介して接続され、制御装置３０とバッチプラント４０は任意の通信ネットワークを介して接続される。
データ可視化装置１０は、多変量統計的プロセス管理（ＭＳＰＣ）により異常診断を行う異常診断システム２０から各種データ（例えば、異常診断結果、Ｑ値、バッチプロセスのプロセス変数の計測値等）を取得し、それらの各種データを可視化する。以下、バッチプロセスのプロセス変数のことを「診断パラメータ」又は単に「パラメータ」ともいう。なお、どのような診断パラメータが存在するかはプロセスによって異なり得るが、例えば、温度、圧力、流量、ガス濃度、電流、電圧、周波数、回転数、出力、種々の制御情報等といったものが挙げられる。
異常診断システム２０は、多変量統計的プロセス管理によりバッチプラント４０のプロセス（バッチプロセス）の異常診断を行う。より具体的には、異常診断システム２０は、計測周期毎に、制御装置３０から各種診断パラメータの計測値を取得し、これらの計測値と予め作成されたモデル（このモデルはバッチプロセスの正常データから作成されるため、正常モデルとも呼ばれる。）からＱ値と呼ばれる統計量を算出する。そして、異常診断システム２０は、バッチプロセス内のＱ値の最大値（以下、最大Ｑ値ともいう。）が、管理限界とも呼ばれる或る所定の閾値を超えた場合にそのバッチプロセスで異常（又は異常の兆候）が発生したと診断する。ＭＳＰＣによる異常診断は既知の手法であり、その詳細については、例えば、上記の特許文献１～４等を参照されたい。なお、本実施形態は、Ｑ値の代わりに、Ｔ２値と呼ばれる統計量を用いても同様に適用可能である。以下では、一例として、統計量はＱ値である場合について説明する。
なお、異常診断システム２０は、例えば、バッチプロセスの種類又は種別に応じてモデル等が異なる複数の異常診断ユニット（又は、異常診断エンジンと呼ばれてもよい。）を有していてもよい。
制御装置３０は、バッチプラント４０から各種プロセス変数の計測値を取得し、これらの計測値からバッチプラント４０を制御する。制御装置３０としては、例えば、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等が挙げられる。
バッチプラント４０は、バッチプロセス（以下、単に「バッチ」ともいう。）を実行する各種機器又は設備等である。バッチプラント４０の具体例としては、例えば、石油化学プラント、鉄鋼プラント、食品プラント等といったものが挙げられる。
なお、図１に示すデータ可視化システム１の全体構成は一例であって、他の構成であってもよい。例えば、異常診断システム２０と制御装置３０とが一体で構成されていてもよい。
＜画面遷移例＞
ここで、データ可視化装置１０では、データ選択画面と呼ぶ画面と、トレンド表示画面と呼ぶ画面との２つの画面を表示する。データ選択画面とは、各バッチの診断結果を表す診断結果データの中から可視化対象とする診断結果データをユーザが選択するための画面である。一方で、トレンド表示画面とは、データ選択画面で選択された各診断結果データに対応するバッチの最大Ｑ値、各Ｑ値、各診断パラメータの計測値等をトレンド表示（時系列表示）するための画面である。ユーザは、トレンド表示画面で、最大Ｑ値のトレンドから所望のバッチを選択し、そのバッチ内のＱ値トレンド、Ｑ値の寄与度、各診断パラメータの計測値のトレンド等を順に確認することができる。なお、Ｑ値の寄与度（以下、Ｑ値寄与度という。）は、各診断パラメータのＱ値の合計（積算）で表す。なお、１バッチ内の各診断パラメータの合計値のうち、最大値を１００としたときの割合で、１バッチ内のＱ値寄与度を表すことも可能である。
データ可視化装置１０における画面遷移例を図２に示す。図２に示すように、データ可視化装置１０には、まず、データ選択画面１０００が表示される。このデータ選択画面１０００上でユーザにより１以上の診断結果データ（特に、或る期間内の多数の診断結果データ）が選択されると、データ可視化装置１０には、それらの診断結果データに対応する各バッチの最大Ｑ値のトレンドが可視化されたトレンド表示画面２１００が表示される。次に、このトレンド表示画面２１００上でユーザにより或るバッチが選択されると、データ可視化装置１０には、そのバッチ内のＱ値のトレンドが可視化されたトレンド表示画面２２００が表示される。次に、このトレンド表示画面２２００上でユーザによりＱ値寄与度を表示するための操作が行われると、データ可視化装置１０には、当該バッチ内のＱ値寄与度（より正確には、同一診断パラメータのＱ値寄与度の当該バッチ内での合計）が降順に可視化されたトレンド表示画面２３００が表示される。そして、このトレンド表示画面２４００上でユーザにより或るＱ値寄与度が選択されると、データ可視化装置１０には、当該バッチにおけるそのＱ値寄与度に対応する診断パラメータの計測値のトレンドが可視化されたトレンド表示画面２４００が表示される。
このように、ユーザは、或る期間内の多数の診断結果データに対応する各バッチの最大Ｑ値トレンドから所望のバッチを選択し、更にそのバッチのＱ値寄与度から所望のＱ値寄与度を選択することで、そのＱ値寄与度に対応する診断パラメータの計測値トレンドを表示させることができる。これにより、例えば、異常（又は異常の兆候）が発生しているバッチから異常又は異常兆候の要因となっている診断パラメータ及びその計測値トレンドを容易に確認することが可能となり、迅速に異常原因を特定することができるようになる。
＜データ可視化装置１０のハードウェア構成例＞
本実施形態に係るデータ可視化装置１０のハードウェア構成例を図３に示す。図３に示すように、本実施形態に係るデータ可視化装置１０は、入力装置１０１と、表示装置１０２と、外部Ｉ／Ｆ１０３と、通信Ｉ／Ｆ１０４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０５と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０６と、補助記憶装置１０７と、プロセッサ１０８とを有する。これらの各ハードウェアは、それぞれがバス１０９を介して通信可能に接続される。
入力装置１０１は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、物理ボタン等である。表示装置１０２は、例えば、ディスプレイ、表示パネル等である。
外部Ｉ／Ｆ１０３は、記録媒体１０３ａ等の外部装置とのインタフェースである。記録媒体１０３ａとしては、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＳＤメモリカード（Secure Digital memory card）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリカード等が挙げられる。
通信Ｉ／Ｆ１０４は、データ可視化装置１０を通信ネットワークに接続するためのインタフェースである。ＲＡＭ１０５は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。ＲＯＭ１０６は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリ（記憶装置）である。補助記憶装置１０７は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性の記憶装置であり、プログラムやデータが格納される。プロセッサ１０８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の各種演算装置である。
なお、図３に示すハードウェア構成は一例であって、データ可視化装置１０は、他のハードウェア構成を有していてもよい。例えば、データ可視化装置１０は、複数の補助記憶装置１０７や複数のプロセッサ１０８を有していてもよいし、図示したハードウェア以外の種々のハードウェアを有していてもよい。
＜データ可視化装置１０の機能構成例＞
本実施形態に係るデータ可視化装置１０の機能構成例を図４に示す。図４に示すように、本実施形態に係るデータ可視化装置１０は、ユーザインタフェース部２０１を有する。ユーザインタフェース部２０１は、例えば、データ可視化装置１０にインストールされた１以上のプログラムが、プロセッサ１０８に実行させる処理により実現される。また、本実施形態に係るデータ可視化装置１０は、診断結果ＤＢ２０２と、計測値ＤＢ２０３と、解析結果ＤＢ２０４とを有する。これらの各ＤＢ（データベース）は、例えば、補助記憶装置１０７により実現される。なお、これらの各ＤＢのうちの少なくとも１つのＤＢが、例えば、データ可視化装置１０と通信ネットワークを介して接続される記憶装置（データベースサーバ等）により実現されていてもよい。
ユーザインタフェース部２０１は、表示装置１０２上に各種画面（上述したデータ選択画面やトレンド表示画面等）を表示したり、これらの各種画面上におけるユーザの各種操作（入力装置１０１による各種入力操作）を受け付けたりする。
診断結果ＤＢ２０２は、診断結果データが格納されている。各診断結果データは、各バッチの診断結果を表しており、例えば、「バッチＩＤ」、「計測開始日時」、「診断開始日時」、「設備」、「診断システム」、「診断ユニット」、「品質」、「コメント」、「メタデータ」といった項目が含まれている。「バッチＩＤ」には、診断結果データ又はその診断結果データに対応するバッチを識別するＩＤ（例えば、バッチのインデックス等）が設定される。「計測開始日時」には、そのバッチの診断パラメータの計測を開始した日時が設定される。「診断開始日時」には、そのバッチの異常診断を開始した日時が設定される。「設備」には、そのバッチに対応する設備（つまり、バッチプラント４０）を識別するＩＤ又は名称等が設定される。「診断システム」には、そのバッチの異常診断を行った異常診断システム２０を識別するＩＤ又は名称等が設定される。「診断ユニット」には、そのバッチの異常診断を行った異常診断システム２０の診断ユニットを識別するＩＤ又は名称等が設定される。「品質」には、そのバッチの診断結果を表す情報（例えば、そのバッチの品質を示す「正常」又は「異常」等）が設定される。「コメント」には、そのバッチを監視する担当者等が設定した任意のコメント（文字列）が設定される。「メタデータ」には、そのバッチの診断パラメータが設定される。
計測値ＤＢ２０３は、バッチ毎に、そのバッチの診断パラメータの計測値を表す計測値データが格納されている。なお、計測値データは、例えば、診断パラメータのインデックスをｉ、バッチのインデックスをｊ、バッチｊにおける診断パラメータｉの計測値をｘｉｊ、バッチ内の相対時刻をｔとすれば、｛ｘｉｊ（ｔ）｜ｔ＝１，・・・，Ｔ｝（ただし、ｔ＝１はバッチ開始時刻、ｔ＝Ｔはバッチ終了時刻）等と表される。
解析結果ＤＢ２０４は、異常診断システム２０が異常診断を行う際に、計測値データを解析した結果（Ｑ値、最大Ｑ値、Ｑ値寄与度、Ｑ値寄与度のバッチ内での合計等）を表す解析結果データが格納されている。なお、Ｑ値は、例えば、バッチのインデックスをｊ、バッチ内の相対時刻をｔとすれば、｛Ｑｊ（ｔ）｜ｔ＝１，・・・，Ｔ｝（ただし、ｔ＝１はバッチ開始時刻、ｔ＝Ｔはバッチ終了時刻）等と表される。また、最大Ｑ値は、Ｑｊ＝ｍａｘｔ｛Ｑｊ（ｔ）｝と表される。また、診断パラメータ数をＩとすれば、Ｑｊ（ｔ）は各診断パラメータの二乗予測誤差の和Ｑｊ（ｔ）＝Ｑ１ｊ（ｔ）＋・・・＋ＱＩｊ（ｔ）であるため、診断パラメータｉのＱ値寄与度は、Ｑｉｊ（ｔ）と表される。更に、診断パラメータｉのＱ値寄与度のバッチｊ内での合計は、Ｑｉｊ（１）＋・・・＋Ｑｉｊ（Ｔ）と表される。以下、Ｑ値寄与度のバッチ内での合計を「Ｑ値寄与度バッチ内合計」ともいう。
上記の診断結果データ、計測値データ、及び解析結果データは、例えば、ＦＴＰ（File Transfer Protocol）等により異常診断システム２０から取得され、診断結果ＤＢ２０２、計測値ＤＢ２０３、及び解析結果ＤＢ２０４にそれぞれ格納される。ただし、ＦＴＰを用いることは一例であって、各データの取得方法はこれに限定されるものではない。例えば、診断結果データ、計測値データ、及び解析結果データのうちの少なくとも一部のデータを記録媒体１０３ａ等に格納した上で、この記録媒体１０３ａからデータが取得されてもよい。
＜データ選択画面１０００＞
データ選択画面１０００の一例を図５に示す。図５に示すデータ選択画面１０００は、各バッチの診断結果を表す診断結果データの中から可視化対象とする診断結果データをユーザが選択するための画面である。なお、このデータ選択画面１０００はユーザインタフェース部２０１により表示され、またこのデータ選択画面１０００上におけるユーザの各種操作はユーザインタフェース部２０１により受け付けられる。
図５に示すように、データ選択画面１０００には、診断結果ＤＢ２０２に格納されている診断結果データが一覧表示される診断結果表示欄１００１が含まれている。ユーザは、この診断結果表示欄１００１から所望の診断結果データを選択することができる。このとき、ユーザは、チェックボックス１００２により所望の診断結果データを選択してもよいし、全選択ボタン１００３によりすべての診断結果データを選択してもよい。なお、１つの診断結果データ（図５に示す例では、診断結果表示欄１００１の１行が１つの診断結果データである。）は１つのバッチに対応していることに留意されたい。
また、ユーザは、検索ボタン１００４を押下することで、診断結果表示欄１００１に表示されている診断結果データに対して所望の検索条件（例えば、計測開始日時や診断開始日時に対する期間等）を設定し、その検索を行うことができる。このため、ユーザは、診断結果表示欄１００１に表示されている診断結果データを所望の検索条件で検索した上で、その検索結果の中からチェックボックス１００２又は全選択ボタン１００３により診断結果データを選択してもよい。
なお、ユーザは、選択解除ボタン１００５を押下することで、現在選択されているすべての診断結果データを未選択の状態にすることができる。
１つ以上の診断結果データ（特に、或る期間内の多数の診断結果データ）が選択された上で、ユーザによってトレンドボタン１００６が押下された場合、データ可視化装置１０には、ユーザインタフェース部２０１によってトレンド表示画面２１００が表示される。以下、或る期間における或る１つのバッチプラント４０診断結果データがデータ選択画面１０００で選択されたものとして、これらの選択された診断結果データを「選択診断結果データ」と呼ぶことにする。
＜トレンド表示画面２１００＞
トレンド表示画面２１００の一例を図６に示す。図６に示すトレンド表示画面２１００は、各選択診断結果データにそれぞれ対応する各バッチの最大Ｑ値のトレンドが可視化された画面である。なお、このトレンド表示画面２１００はユーザインタフェース部２０１により表示され、またこのトレンド表示画面２１００上におけるユーザの各種操作はユーザインタフェース部２０１により受け付けられる。
図６に示すように、トレンド表示画面２１００には、選択診断結果データに対応するバッチの最大Ｑ値のトレンドを表すグラフが表示される最大Ｑ値トレンド表示欄２１０１が含まれる。この最大Ｑ値トレンド表示欄２１０１では、横軸を時間、縦軸を最大Ｑ値として、各バッチの最大Ｑ値がトレンド表示（時系列表示）されている。なお、各バッチの最大Ｑ値は、解析結果ＤＢ２０４に格納されている。
図６に示す例では、おおよそＡｐｒ１８頃から最大Ｑ値が高くなり始めており、Ａｐｒ２８頃には最大Ｑ値が６０００を超える高い値となっている。これは、Ａｐｒ１８頃からバッチプロセスに異常兆候が発生し始め、Ａｐｒ２８頃には異常が発生していることを意味している。
そこで、ユーザは、上記の異常及び異常兆候の原因を特定するために、例えば、最大Ｑ値が高くなり始めた頃のバッチを選択する。例えば、符号２１０２で示したあたり（具体的にはＡｐｒ１８）をユーザが押下したものとする。これにより、ユーザによって押下された箇所に対応するバッチ（つまり、Ａｐｒ１８のバッチ）が選択され、データ可視化装置１０には、ユーザインタフェース部２０１によってそのバッチ内のＱ値トレンドが可視化されたトレンド表示画面２２００が表示される。以下、Ａｐｒ１８のバッチが最大Ｑ値トレンド表示欄２１０１で選択されたものとして、この選択されたバッチを「選択バッチ」と呼ぶことにする。
＜トレンド表示画面２２００＞
トレンド表示画面２２００の一例を図７に示す。図７に示すトレンド表示画面２２００は、選択バッチ内のＱ値のトレンドが可視化された画面である。なお、このトレンド表示画面２２００はユーザインタフェース部２０１により表示され、またこのトレンド表示画面２２００上におけるユーザの各種操作はユーザインタフェース部２０１により受け付けられる。
図７に示すように、トレンド表示画面２２００には、選択バッチ内のＱ値のトレンドを表すグラフが表示される１バッチ内Ｑ値トレンド表示欄２２０１が含まれる。この１バッチ内Ｑ値トレンド表示欄２２０１では、横軸を時間、縦軸をＱ値として、選択バッチ内のＱ値がトレンド表示（時系列表示）されている。なお、各バッチにおける各Ｑ値は、解析結果ＤＢ２０４に格納されている。
また、図７に示すトレンド表示画面２２００には、各診断パラメータのＱ値寄与度を表す色又は模様の凡例が表示される診断パラメータ表示欄２２０２が含まれる。１バッチ内Ｑ値トレンド表示欄２２０１に表示されているＱ値トレンドの各Ｑ値は、そのＱ値を構成する各Ｑ値寄与度が色又は模様で区別して表示される。
これにより、ユーザは、選択バッチ内の各Ｑ値とそれらのＱ値を構成する各Ｑ値寄与度とのトレンドを確認することができる。なお、最大Ｑ値トレンド表示欄２１０１には、選択バッチを表す線２１０３が表示される。
一方で、Ｑ値とそのＱ値を構成する各Ｑ値寄与度のトレンド表示ではどの診断パラメータが異常又は異常兆候に寄与しているかを判別し難いため、選択バッチ内の各Ｑ値寄与度の大きさを確認する必要がある。そこで、ユーザは、選択バッチにおけるＱ値寄与度バッチ内合計を降順に表示させるためのＱ値寄与度バッチ内合計表示ボタン２２０３を押下したものとする。これにより、データ可視化装置１０には、選択バッチにおけるＱ値寄与度バッチ内合計を降順に可視化したトレンド表示画面２３００が表示される。
＜トレンド表示画面２３００＞
トレンド表示画面２３００の一例を図８に示す。図８に示すトレンド表示画面２３００は、選択バッチにおけるＱ値寄与度バッチ内合計が降順に可視化された画面である。なお、このトレンド表示画面２３００はユーザインタフェース部２０１により表示され、またこのトレンド表示画面２３００上におけるユーザの各種操作はユーザインタフェース部２０１により受け付けられる。
図８に示すように、トレンド表示画面２３００では、選択バッチにおけるＱ値寄与度バッチ内合計が降順に表示される１バッチ内Ｑ値寄与度表示ウインドウ２３０１がポップアップ表示される。ただし、降順に表示することは一例であって、これに限られるものではない。
図８に示す１バッチ内Ｑ値寄与度表示ウインドウ２３０１では、診断パラメータ「パラメータＥ」のＱ値寄与度バッチ内合計、診断パラメータ「パラメータＧ」のＱ値寄与度バッチ内合計、診断パラメータ「パラメータＢ」のＱ値寄与度バッチ内合計、診断パラメータ「パラメータＡ」のＱ値寄与度バッチ内合計といった順で各Ｑ値寄与度バッチ内合計が表示されている。これにより、ユーザは、選択バッチ内で診断パラメータが異常又は異常兆候に寄与しているかを容易に確認することができる。なお、各バッチのＱ値寄与度バッチ内合計は、解析結果ＤＢ２０４に格納されている。
ここで、一般に、Ｑ値寄与度バッチ内合計が大きい診断パラメータが、そのバッチの異常又は異常兆候の要因となっている可能性が高い。そこで、ユーザは、１バッチ内Ｑ値寄与度表示ウインドウ２３０１に表示されている各診断パラメータのうち、比較的上位に表示されている診断パラメータを、異常又は異常兆候の要因となっていると考えられる診断パラメータとして選択する。
例えば、符号２３０２で示したあたり（具体的には、診断パラメータ「パラメータＧ」のＱ値寄与度バッチ内合計）をユーザが押下した場合、この符号２３０２が示す箇所に対応する診断パラメータ（つまり、「パラメータＧ」）が選択される。これにより、データ可視化装置１０には、ユーザインタフェース部２０１によってその診断パラメータの計測値トレンドが可視化されたトレンド表示画面２４００が表示される。以下、診断パラメータ「パラメータＧ」が１バッチ内Ｑ値寄与度表示ウインドウ２３０１で選択されたものとして、この診断パラメータを「選択診断パラメータ」と呼ぶことにする。
なお、１バッチ内Ｑ値寄与度表示ウインドウ２３０１を閉じたい場合、ユーザは、閉じるボタン２３０３を押下すればよい。
＜トレンド表示画面２４００＞
トレンド表示画面２４００の一例を図９に示す。図９に示すトレンド表示画面２４００は、選択診断パラメータの計測値トレンドが可視化された画面である。なお、このトレンド表示画面２４００はユーザインタフェース部２０１により表示され、またこのトレンド表示画面２４００上におけるユーザの各種操作はユーザインタフェース部２０１により受け付けられる。
図９に示すように、トレンド表示画面２４００には、選択バッチにおける選択診断パラメータの計測値のトレンドを表すグラフが表示される１バッチ内計測値トレンド表示欄２４０１が含まれる。この１バッチ内計測値トレンド表示欄２４０１では、横軸を時間、縦軸を計測値として、選択診断パラメータの計測値が実線でトレンド表示（時系列表示）されていると共に、その正常範囲の上下限が破線で表示されている。ここで、正常範囲の上下限は様々に設定することが可能であるが、例えば、その診断パラメータに関する正常時の計測値の標準偏差をσとして、［－σ，σ］や［－２σ，２σ］、［－３σ，３σ］等を正常範囲と設定することが考えられる。なお、各診断パラメータの計測値は、計測値ＤＢ２０３に格納されている。
これにより、ユーザは、選択診断パラメータ（例えば、Ｑ値寄与度バッチ内合計が比較的大きい診断パラメータ）の計測値のトレンドとその正常範囲の上下限を確認することができる。したがって、ユーザは、例えば、選択診断パラメータの計測値が正常範囲内であるか否か、またそのトレンドが上昇傾向なのか下降傾向なのか等といったことを知ることができる。ただし、正常範囲の上下限を表示することは一例であって、これに限られるものではなく、例えば、正常範囲の上限又は下限のいずれか一方のみが表示されてもよい。
なお、別の診断パラメータの計測値トレンドを表示させたい場合、ユーザは、１バッチ内Ｑ値寄与度表示ウインドウ２３０１で別の診断パラメータを選択すればよい。
＜まとめ＞
以上のように、本実施形態に係るデータ可視化装置１０は、多変量統計的プロセス管理によりバッチプロセスの異常診断を行う異常診断システム２０から取得した各種データ（診断結果データ、計測値データ、解析結果データ）を可視化することができる。このとき、本実施形態に係るデータ可視化装置１０では、データ選択画面１０００で選択された診断結果データを用いて、各バッチの最大Ｑ値トレンドを可視化したトレンド表示画面２１００と、選択バッチ内のＱ値トレンドを可視化したトレンド表示画面２２００と、選択バッチにおけるＱ値寄与度バッチ内合計を可視化したトレンド表示画面２３００と、選択バッチにおける選択診断パラメータの計測値トレンドを可視化したトレンド表示画面２４００とを順に表示させることができる。しかも、ユーザは、選択バッチの選択操作、Ｑ値寄与度バッチ内合計の表示操作、選択診断パラメータの選択操作という３つの操作を順に行うことで、トレンド表示画面２１００からトレンド表示画面２２００、トレンド表示画面２２００からトレンド表示画面２３００、及びトレンド表示画面２３００からトレンド表示画面２４００にそれぞれ順に遷移させることができる。また、選択バッチを選択する際には、ユーザは、データを点（つまり、バッチ単独）ではなく、線（つまり、各バッチの最大Ｑ値のトレンド）で確認して所望のバッチを選択することが可能となり、その結果、データ様相を考慮した適切なバッチを選択することができるようになると共に、無視できる異常が発生しているようなバッチを選択から除外することができるようにもなる。
このため、ユーザは、３つの操作を順に行うだけで、異常又は異常兆候が発生したバッチのどの診断パラメータが要因であるかを確認することが可能となり、またその診断パラメータの計測値トレンドから真の異常原因を特定することが可能となる。
例えば、バッチプラント４０を構成する設備又は機器としてガス配管とそのガスの流量を調整するモータとが存在するものとする。このとき、診断パラメータ「配管圧力」と診断パラメータ「モータ回転数」でＱ値寄与度バッチ内合計が比較的高くなっており、かつ、「配管圧力」の計測値が正常時に取り得る値の範囲を下回ったと共に、「モータ回転数」の計測値が正常時に取り得る値の範囲を上回ったとする。このような場合、ユーザは、圧力が正常時に比べて上昇せず、モータ回転数が正常時よりも上昇している状況から、異常原因として配管からのガス漏れを推測することができる。このため、ユーザは、配管のガス漏れを異常原因と特定し、配管の点検、修理、交換等といった予防保全の対策を実施することができるようになる。
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から逸脱することなく、種々の変形や変更、既知の技術との組み合わせ等が可能である。
１ データ可視化システム
１０ データ可視化装置
２０ 異常診断システム
３０ 制御装置
４０ バッチプラント
１０１ 入力装置
１０２ 表示装置
１０３ 外部Ｉ／Ｆ
１０３ａ 記録媒体
１０４ 通信Ｉ／Ｆ
１０５ ＲＡＭ
１０６ ＲＯＭ
１０７ 補助記憶装置
１０８ プロセッサ
１０９ バス
２０１ ユーザインタフェース部
２０２ 診断結果ＤＢ
２０３ 計測値ＤＢ
２０４ 解析結果ＤＢ

Claims (6)

  1. バッチプロセスのプロセス変数に関する計測値と、多変量統計的プロセス管理の手法により前記計測値から計算された統計量と、前記統計量に対する前記プロセス変数の寄与度とを記憶するように構成されている記憶部と、
    ユーザによって選択された１以上のバッチプロセスに関して、前記１以上のバッチプロセスの各々における統計量の最大値を選択可能にトレンドグラフとして可視化する第１の画面を表示するように構成されている第１の表示部と、
    前記第１の画面で前記ユーザによって選択されたバッチプロセスにおける前記寄与度の合計を所定の順で選択可能に可視化する第２の画面を表示するように構成されている第２の表示部と、
    前記第２の画面で前記ユーザによって選択された前記寄与度の合計に対応するプロセス変数に関する計測値をトレンドグラフとして可視化する第３の画面を表示するように構成されている第３の表示部と、
    を有するデータ可視化装置。
  2. 前記１以上のバッチプロセスを前記ユーザが選択可能に一覧で可視化するデータ選択画面を表示するように構成されているデータ選択画面表示部を更に有し、
    前記第１の表示部は、
    前記データ選択画面で前記ユーザによって選択された１以上のバッチプロセスに関して、前記第１の画面を表示するように構成されている請求項１に記載のデータ可視化装置。
  3. 前記第２の画面は、
    前記第１の画面で前記ユーザによって選択されたバッチプロセスにおける前記寄与度の合計を降順で選択可能に可視化する、請求項１又は２に記載のデータ可視化装置。
  4. 前記第３の画面は、
    前記第２の画面で前記ユーザによって選択された前記寄与度の合計に対応するプロセス変数に関する計測値と、前記プロセス変数に対する正常範囲の上限及び下限の少なくとも一方とをトレンドグラフとして可視化する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のデータ可視化装置。
  5. バッチプロセスのプロセス変数に関する計測値と、多変量統計的プロセス管理の手法により前記計測値から計算された統計量と、前記統計量に対する前記プロセス変数の寄与度とを記憶部に記憶する記憶手順と、
    ユーザによって選択された１以上のバッチプロセスに関して、前記１以上のバッチプロセスの各々における統計量の最大値を選択可能にトレンドグラフとして可視化する第１の画面を表示する第１の表示手順と、
    前記第１の画面で前記ユーザによって選択されたバッチプロセスにおける前記寄与度の合計を所定の順で選択可能に可視化する第２の画面を表示する第２の表示手順と、
    前記第２の画面で前記ユーザによって選択された前記寄与度の合計に対応するプロセス変数に関する計測値をトレンドグラフとして可視化する第３の画面を表示する第３の表示手順と、
    をコンピュータが実行するデータ可視化方法。
  6. バッチプロセスのプロセス変数に関する計測値と、多変量統計的プロセス管理の手法により前記計測値から計算された統計量と、前記統計量に対する前記プロセス変数の寄与度とを記憶部に記憶する記憶手順と、
    ユーザによって選択された１以上のバッチプロセスに関して、前記１以上のバッチプロセスの各々における統計量の最大値を選択可能にトレンドグラフとして可視化する第１の画面を表示する第１の表示手順と、
    前記第１の画面で前記ユーザによって選択されたバッチプロセスにおける前記寄与度の合計を所定の順で選択可能に可視化する第２の画面を表示する第２の表示手順と、
    前記第２の画面で前記ユーザによって選択された前記寄与度の合計に対応するプロセス変数に関する計測値をトレンドグラフとして可視化する第３の画面を表示する第３の表示手順と、
    をコンピュータに実行させるプログラム。
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