JP2798917B2 - プラントの知識ベース作成支援装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は知識ベース作成支援装置に係り、特に、プラ
ント等の運転に必要に知識を提供するシステムが用いる
知識ベースの作成，整備を支援するためのプラントの知
識ベース作成支援装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、知識ベースの作成を支援する装置の多くは、例
えば特願昭59−92815号に記載のように、既存の知識に
ついて、矛盾や抜けを分析・確認することを支援するも
のであり、知識の作成自体を支援するものではなかっ
た。知識を自動作成するものとしては、「原子力プラン
トの安全性関連知識自動生成システムの開発」，日本原
子力学会，昭61年会,E14（1986年３月）に記載のよう
に、設計情報、即ち各コンポーネントやセンサの結合と
構造に関する構造データと、材料の性質などに関する物
性データなど静的なデータを基に、定性的シミュレーシ
ョンによって、異常症候導出などを自動的に実施しよう
とするものである。つまり、従来の物理モデルによる定
量的なシミュレーションの代わりに、設計情報を使った
定性的シミュレーションを実施することを特徴とする方
法である。この方法は、定量的なシミュレーションに比
べて、計算コスト，時間などを節約でき、また、異常症
候などについての知識を自動的に生成できるという特徴
がある。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の従来技術では、生成される知識は、当然ながら
設計情報から導出されるものに限られており、プラント
運転のコンサルティング・システムなどで必要となる運
転方法、例えばある試験を実施するための操作手順など
の知識の導出については考慮されていない。操作手順な
どの運転方法は、操作の目的など、設計情報とは別種の
情報に依存して決まるものであり、上記の様な方法によ
る知識の自動生成は困難である。 本発明の目的は、プラント等の運転に必要な知識を提
供するシステムに必要な知識ベースの作成を支援できる
ようにしたプラントの知識ベース作成支援装置を提供す
るにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、操作指令が入力されるという事象に対し
て該当するプラント構成機器が動作するという事象が起
き、該動作に基づいてプラント状態量が変化するという
事象が起き、該状態量変化に基づいて他のプラント構成
機器が動作するという事象が起きるプラントの時系列的
な事象遷移からプラント運転の知識を作成するプラント
の知識ベース作成支援装置であって、操作指令信号と該
操作指令信号の入力以後に時系列的に発生する機器動作
信号およびプラント状態量信号とを実時間で取り込む入
力手段と、取り込んだ各信号を操作事象に係る信号と機
器動作事象に係る信号とプラント状態量変化事象に係る
信号とに種類分けし時間的に連続する２つの信号に対応
する２つの事象の組み合わせを知識とする知識作成手段
とを備えることで、達成される。 上記目的はまた、操作指令が入力されるという事象に
対して該当するプラント構成機器が動作するという事象
が起き、該動作に基づいてプラント状態量が変化すると
いう事象が起き、該状態量変化に基づいて他のプラント
構成機器が動作するという事象が起きるプラントの時系
列的な事象遷移からプラント運転の知識を作成するプラ
ントの知識ベース作成支援装置であって、操作指令信号
と該操作指令信号の入力以後に時系列的に発生した機器
動作信号およびプラント状態量信号を運転記録データの
中から取り込む入力手段と、取り込んだ各信号を操作事
象に係る信号と機器動作事象に係る信号とプラント状態
量変化事象に係る信号とに種類分けし時間的に連続する
２つの信号に対応する２つの事象の組み合わせを知識と
する知識作成手段とを備えることで、達成される。 〔作用〕 プラントの設計仕様を分析しなくても、プラントある
いはシミュレータを操作したときに得られる実データ
（運転記録データあるいは実時間で得られるデータ）か
ら、実際のプラント操作に関わる精度の高い知識を自動
作成することができる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面により説明する。 第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であっ
て、データ入力装置10,演算装置20,記憶装置30,31,マウ
ス40a及びキーボード40bという命令入力装置、及び表示
装置50から構成される。演算装置20には、演算部20aの
ほかに、各種の外部装置との間のインターフェースとし
ての機能を持つデータ処理部20b,事象関連規制検索部20
c,検索結果入力部20d,知識出力部20e,知識入力部20f,画
像データ出力部20g、および入力命令処理部20hがある。
また、記憶装置30には、あらかじめ定めた、事象間の関
係等を指定する事象関連規則が格納されており、一方、
記憶装置31には、表示装置50に送る図形信号を得るのに
必要な事象の種別および事象間の相互関係に関するデー
タ（以下、知識と称する）が格納される。 第２図は、演算装置20で行なわれる処理の概要を示す
流れ図である。図のように、演算装置20では、まず、入
力装置10からの、プラントの操作及びその実施により生
じたプラント状態（事象）に関するデータを、データ処
理部20bを介して読み込む（ステップ61）。次いで、記
憶装置30に格納された事象間の関係を示す事象関連規則
を読み込んだ事象について検索し（ステップ62）、事象
間の関係を表わすデータ（知識）を作成する（ステップ
63）。 この知識は、事象を関係の有無に応じて配列した図形
を、表示装置50に表示するための信号を作成するのに必
要なものである。作成した知識は、記憶装置31に格納さ
れる（ステップ64）。次に、記憶装置31から、格納した
知識を読み込み（ステップ65）、その知識を基に、事象
を関係の有無に応じて配列した図形信号を求める（ステ
ップ66）。その図形信号を、画像データ出力部20gを介
して表示装置50に送ることにより、図形を表示装置50に
表示する。 次に、マウス40aあるいはキーボード40bの命令入力装
置から、編集終了の命令が入力されているか否かを確認
する（ステップ68）。その結果、終了の命令が入力され
ていれば、知識を記憶装置31に格納して処理を終了する
（ステップ71）。一方、編集終了命令が入力されていな
ければ、表示図形の修正部分，修正内容についての入力
命令を判別し（ステップ69）、入力命令に基づいて事象
間の関係を表わす知識を修正する（ステップ70）。次い
で、ステップ66からの処理をくり返す。 本実施例になる装置への入力データは、プラント・シ
ミュレータを用いた運転訓練記録、あるいは実プラント
での運転記録などの、事象に関連するデータであれば良
い。一方、記憶装置31に格納される知識の形式として
は、事象間の関係の表現が可能であれば、特定の形式で
なくても良く、例えば、if−thenルール形式、フレーム
形式などによる表現が考えられる。入力データあるい
は、知識の表現形式によって、記憶装置30内の事象関連
規則あるいは表示装置への図形の表示形態などが若干異
なる。ここでは、以下に示す入力データ及び知識の表現
形式を用いた場合を例にとり、本実施例になる装置での
処理を具体的に説明する。 第３図ないし第８図は、実施例になる装置での処理を
具体的に説明するための図である。このうち、第３図は
入力データの概要を示すものである。図のように、ここ
で例にとる入力データは、プラントで発生した事象を、
操作，機器・警報器等の動作、およびプラント状態量の
変化に分類して、時系列に並べたものである。図中のO
1,C1,P1などは、例えば「テスト・スイッチ ON」，
「弁＃１ 開」，「圧力 上昇」などの事象を示すもの
である。 第４図及び第５図は、知識の表現形式として選んだコ
モンセンス・アルゴリズム（以下、CSAと称する）の概
要を示す図である。CSAは、行為や状態、状態変化など
の間の関係に関する動的な知識を表現するための一方法
であり、イベント（CSAでは事象をイベントと呼ぶた
め、以下のCSAを用いた具体的な説明では事象をイベン
トと称する）及びイベント間の関係を示すリンクを用い
て知識を表現する。また、イベント及びリンクには、何
種類かのものが用意されている。CSAにより表現された
知識は、第４図に例示するように、知識の名称，イベン
ト，イベント番号，イベントの種類等のイベント関連デ
ータ、及びリンクの種類，リンクにより結ばれるイベン
ト（出と入），条件付リンクについては条件となるイベ
ント、というリンク関連データなどで構成される。 CSAでは、図式表現も可能であり、例えば第５図に示
すように、O1,C1,P1などのイベントと、それらを結ぶリ
ンクによって知識の内容を表わすことができる。ここ
で、リンクの種類は、その形状を変えることによって表
わされている。 第６図は、上記の入力データおよび知識の表現形式を
用いた場合の、知識作成時の処理を示す流れ図であり、
第２図でのステップ61ないし64の処理を具体的に示すも
のである。図のように、知識の作成に際しては、まず、
入力データに含まれるイベントを発生した時間の早いも
のから順に読み込む（ステップ601）。次いで、読み込
んだイベントについて記憶装置30内の事象関連規則を検
索し（ステップ602）、そのイベント種類を決定する
（ステップ603）。この決定に使用する事象関連規則の
例を第７図に示す。この規則のうち、イベント種類決定
規則としては、例えば、事象が操作として分類されてい
るならば、イベント種類を「Action」とする等の、事象
の分類に応じてイベント種類を決めるものがある。ま
た、特定の事象について、そのイベント種類を指定する
ものがある。 ステップ603でイベントの種類を決定した後に、リン
ク種類決定規則を検索し（ステップ604）、リンクの種
類を決定する（ステップ605）。ここで、リンク種類の
決定規則としては、あるイベント及びその次に起きるイ
ベントの種類の組み合わせにより、リンク種類を決定す
るもの、あるいは、特定の事象へのリンク種類を指定す
るものなどが用意されている。 以上によってイベント及びリンク種類の決定が終る
と、知識の名称などのデータを加えて、第４図に示すデ
ータを含むCSA形式の知識を作成する（ステップ606）。
そして、それを記憶装置31に格納する（ステップ60
7）。 知識の作成が終了すると引き続き、知識の図形表示及
び入力命令に従った知識の修正が実施される。ここで
は、入力装置として、マウス40a及びキーボード40bの両
方を使用した場合の処理について説明する。 第８図は、表示装置50での表示画面の一例である。画
面には、マウスによる命令入力を容易とするために、ア
イコン81〜83が設けられている。またキーボードからの
文字列入力は、まず文字列入力フィールド100に表示さ
れる。画面には、マウスカーソル90があり、これはマウ
スの移動に応じて画面内を移動する。アイコンには、イ
ンベト修正に係るもの81、リンク修正に係るもの82、お
よび一般的な制御に係るもの83がある。そして、マウス
・カーソルを各々のアイコンに合わせ、マウスのボタン
を押すことにより、各々のアイコンに対応する処理が実
行される。 知識の編集の手順に従い、処理の概要を説明する。こ
こでの処理は第２図のステップ65以下に対応する。マウ
ス・カーソルがアイコン83の知識表示位置に置かれて、
マウスのボタンが押されると、記憶装置31から読み込ま
れた知識を基に作成された、事象を関係の有無に応じて
配列した図形が。CSAの図形形式で画面の中央部110に表
示される。また、知識の一部しか画面に入らないときに
は、画面スクロールも可能である。この表示を基に、知
識編集者は、知識の修正を実施する。 例えば、第３図には「操作」「機器の動作」「状態変
化」の時系列的な順序が記載してあり、これが入力デー
タ（事象）として取り込まれ、規則を用いて知識が作成
される。この知識を図形として表示した例が第８図であ
る。規則を用いて作成された知識は、第８図の画面表示
を見れば、O1→O2→O3と遷移し、一方で、O1→C1→P1→
C2と遷移し、O2→O3→O4と遷移していることが分かる。
しかし、第８図の表示は、入力データに対して規則を機
械的に当てはめて作成したものにすぎず、それが常に正
しいとは限らない。例えば、事象の時系列的な発生順序
は第３図に示される通りであるが、その因果関係として
熟練者が見れば、操作O1の結果として機器動作がC1とな
り、そのために状態がP1となって、その後に機器動作が
C2となり、続けて機器動作がC3となり、一方で、機器動
作C4は操作O2の結果であり、機器動作C2とは全く関係が
無いということもある。 この場合、装置が勝手に知識として作成した第８図の
状態は間違っているため、修正する必要がある。そこ
で、この場合には、オペレータは第８図の画面表示を見
ながら、マウスやキーボードを操作し画面上のマイコン
を利用しながら、事象C3と事象C4との間のリンクを削除
し、画面上のC3,C4の名称を夫々「C4」「C3」に変更
し、新たにC3とした事象と事象C2の間にリンクを追加す
るという修正を施す。この様に画面上で修正すること
で、知識も自動的に修正する。 以上説明した如く、本実施例になる装置を使用すれ
ば、プラントなどから比較的容易に得られる、操作及び
それの実施により生じるプラント状態、即ち事象に関す
るデータをもとにして、プラント運転コンサルティング
・システムなどで使用する事象の種別と、事象間の関係
に関する知識を作成でき、さらに、知識の図形表示，マ
ウスなどによる入力により効率的に知識を編集，修正す
ることができる。 なお、ここでは、特定の入力データ、およびCSA形式
で表現した知識を例にとり、装置の動作を説明したが、
事象に関する一般的なデータを入力として使用した場
合、あるいはif−thenルール形式，フレーム形式などで
知識を表現する場合についても、若干の事象関連規則あ
るいは表示画面の変更を実施すれば、全く同様の動作，
効果が得られる。 第９図は、本発明の装置の別の実施例を示すブロック
図であり、プラント動特性シミュレータ120,模擬運転制
御盤130,データ入力装置140,入力データ記録装置150,運
転コンサルティング装置160,質問，応答内容記録装置15
1,演算装置21,記憶装置32,33,入力装置41,表示装置51か
ら成っている。演算装置21には、演算部21aのほかに、
各種の外部装置との間のインターフェースとしての機能
を持つデータ処理部21b,事象関連規則検索部21c,検索結
果入力部21d,知識出力部21e,知識入力部21f,画像データ
出力部21g,入力命令処理部21h、および記録データ入力
部21iがある。また、記憶装置32には、事象間の関係等
を指定する事象関連規則が格納されている。一方、記憶
装置33には、表示装置51への図形信号を作るのに必要
な、事象間の相互関係に関する知識データが格納され
る。 次に、本実施例になる装置の動作を説明する。 命令入力装置41からの命令により、プラント動特性シ
ミュレータ120が起動する。このシミュレータ起動の
後、プラント運転員などの運転専門家に、模擬運転制御
盤130を用いて、定例試験あるいは異常時の対応などの
所定の状況に応じた操作を実施させる。 データ入力装置140は、模擬運転制御盤130からの操作
信号と、プラント動特性シミュレータからの系統・機器
の状態についての信号、及びプラント状態量についての
信号を実時間でとり込み、状態量から、その変化（増
加，減少など）を求めるなどの入力処理をして、演算装
置21のデータ処理部21bに情報を送り出す。演算装置21
では、前に示した第一の実施例になる装置と同様の処理
を実時間で実施し、作成された知識を記憶装置33に格納
していく。 一連の操作が終了した後に、演算装置21は、記憶装置
33の知識を知識入力部21fを介して読み込む。それを用
いて、表示装置51に事象を関係の有無に応じて配列して
図形表示し、第一の実施例になる装置と同様の方法によ
り、作成された知識を編集，修正し、知識出力部21eを
介して記憶装置33に格納する。 さらに、本実施例になる装置では、記憶装置33に格納
された知識を用いて、運転コンサルティング装置160に
より運転方法についての質問・応答を実施する。このコ
ンサルティングは、プラント動特性シミュレータ120を
作動させた状態で実時間で実施する。そして、質問・応
答の内容を記憶装置151により記憶する。一方、プラン
トの状態変化、操作などの流れが、入力データ記録装置
150で記録される。 所定の操作が終了した後に、入力データ記録装置15
0、および質問・応答内容記録装置151の記録内容を記録
データ入力部21i、画像データ出力部21gを介して、表示
装置51に表示し、それを参考にして、知識の改善を計
る。また、この際に、入力により指定しておけば、新し
い入力データに基づいた、新たな知識の作成が可能であ
り、これを知識の改善に反映することも可能である。 この実施例になる装置によれば、知識の作成に加え
て、知識の使用による知識の改善をも、容易に実施する
ことが可能となる。 なお、本実施例になる装置を用いて作成した知識は、
操作手順，操作の影響など、運転に係る様々な情報を含
んでおり、運転自動化装置などでの使用も可能である。
これは、この情報を基にしたシーケンス制御、あるいは
知識工学応用制御などにより実現できる。 〔発明の効果〕 以上説明したごとく、本発明によれば、プラント運転
コンサルティング・システムなどで必要となる、プラン
ト運転方法に係る知識の収集，整備に要する作業量を低
減できるという効果があり、また知識作成時の人手の介
入を減らせるから人為的なエラーを低減でき、したがっ
て、本発明の装置を使用することによる経済性，安全性
の改善の効果は大である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は演算装置での処理の概要を示す流れ図、第３図は入
力データの例を示す図、第４図はコモンセンス・アルゴ
リズム（CSA）の例を示す図、第５図はCSAの図式表現例
を示す図、第６図は知識作成処理の具体例を示す流れ
図、第７図は事象関連規則の例を示す図、第８図は表示
画面の例を示す模式図、第９図は本発明の第２の実施例
を示すブロック図である。 10……データ入力装置、20,21……演算装置、20a,21a…
…演算部、20b,21b……データ処理部、20c,21c……事象
関連規則検索部、20d,21d……検索結果入力部、20e.21e
……知識出力部、20f,21f……知識入力部、20g,21g……
画像データ出力部、20h,21h……入力命令処理部、21i…
…記録データ入力部、30〜33……記憶装置、40a……マ
ウス、40b……キーボード、41……命令入力装置、50,51
……表示装置、81〜83……アイコン、90……マウスカー
ソル、120……プラント動特性シミュレータ、130……模
擬運転制御盤、140……データ入力装置、150……入力デ
ータ記憶装置、51……質問・応答内容記録装置、160…
…運転コンサルティング装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−204043（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−49236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−168263（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−228501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−186002（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−156461（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−126803（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06F 9/00 G06F 15/40 G05B 13/00 G05B 19/42 G21D 3/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．操作指令が入力されるという事象に対して該当する
   プラント構成機器が動作するという事象が起き、該動作
   に基づいてプラント状態量が変化するという事象が起
   き、該状態量変化に基づいて他のプラント構成機器が動
   作するという事象が起きるプラントの時系列的な事象遷
   移からプラント運転の知識を作成するプラントの知識ベ
   ース作成支援装置であって、操作指令信号と該操作指令
   信号の入力以後に時系列的に発生する機器動作信号およ
   びプラント状態量信号とを実時間で取り込む入力手段
   と、取り込んだ各信号を操作事象に係る信号と機器動作
   事象に係る信号とプラント状態量変化事象に係る信号と
   に種類分けし時間的に連続する２つの信号に対応する２
   つの事象の組み合わせを知識とする知識作成手段とを備
   えることを特徴とするプラントの知識ベース作成支援装
   置。 ２．操作指令が入力されるという事象に対して該当する
   プラント構成機器が動作するという事象が起き、該動作
   に基づいてプラント状態量が変化するという事象が起
   き、該状態量変化に基づいて他のプラント構成機器が動
   作するという事象が起きるプラントの時系列的な事象遷
   移からプラント運転の知識を作成するプラントの知識ベ
   ース作成支援装置であって、操作指令信号と該操作指令
   信号の入力以後に時系列的に発生した機器動作信号およ
   びプラント状態量信号を運転記録データの中から取り込
   む入力手段と、取り込んだ各信号を操作事象に係る信号
   と機器動作事象に係る信号とプラント状態量変化事象に
   係る信号とに種類分けし時間的に連続する２つの信号に
   対応する２つの事象の組み合わせを知識とする知識作成
   手段とを備えることを特徴とするプラントの知識ベース
   作成支援装置。