JP3031945B2 - プラント異常原因解明用エキスパートシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラントの異常原因を解明するためのエキ
スパートシステムに関する。

（従来の技術） たとえば、火力発電プラントにおけるボイラ給水ポン
プタービン（以下BEPT）内でラビング振動といった異常
が生じたとき、その異常を早期発見して原因を究明し対
策を行うことは、プラント運転の信頼性および安全性に
つながるものである。ここで、特に異常の生じた原因を
解明する際、オペレータにかかる負荷を軽減するため
に、プラント異常診断用エキスパートシステムが使用さ
れている。プラント異常診断用エキスパートシステム
は、従来原因解明の推論過程において、プラントの状態
をグラフィックで表示し、そのプラント状態についての
質問をオペレータに対して行い、その質問に対して、ど
れくらい確からしいかという確信度を回答としてオペレ
ータから受け、そして、推論が完了すると、異常が生じ
た原因がどれくらい確からしいかという確信度をオペレ
ータに知らせている。ここで確信度とは、一般に知られ
ているように、質問に対する回答や推論の結果がどれく
らい確からしいかといったことを０以上１以下の数値で
示すもので、完全に確からしいときは１、完全に確から
しくないときは０である。

以下、従来のエキスパートシステムについてその概念
的な動きを第35図にて説明する。プラント１に異常が発
生し、オペレータ２がエキスパートシステム３を用いて
その異常の原因を解明するにあたっては、オペレータ２
は入出力装置４より推論開始の指示５を推論エンジン６
に与える。推論エンジン６は、推論開始の指示５を受け
ると、知識ベース７を用いて推論を開始する。知識ベー
ス７はプラントの異常の状態からその異常の原因を推論
することのできる専門家が有している知識の集合データ
である。その推論の過程において、プラント１の状態を
確認するため、推論エンジン６はオペレータ２にプラン
ト１の状態に関する質問をする。また推論エンジン６
は、プラント１からプラントデータファイル８に常時入
力されるプラントの状態値であるプラントデータ９をプ
ラントデータファイル８から読込み入出力装置４に表示
するべく、プラントデータ表示手段10にプラントデータ
表示の指示11を与える。同時に推論エンジン６は、質問
データファイル12から質問13を読み込み、入出力装置４
に表示するべく、質問表示手段14に質問表示の指示15を
与える。オペレータ２は、入出力装置４に表示されたプ
ラントデータ９を見ながら、同じく入出力装置４に表示
されている質問13に対しての回答を行う。この回答17は
回答入力手段16を介して回答結果ファイル18に保存され
るとともに推論エンジン６に与えられる。回答17とは、
表示されている質問13に対する確信度のことである。

推論エンジン６は、推論の過程において、オペレータ
２に質問する必要が生じるごとに、オペレータ２に対し
プラントデータ９と質問13を表示し、オペレータ２から
回答17を受ける。

推論完成のために必要な回答17を全て受けると、推論
エンジン６は推論を完成させ、プラントの異常の原因が
どれくらい確からしいかという確信度を推論結果19とし
て導出し、その推論結果19は推論結果保存ファイル21に
保存されるとともに、推論結果表示手段20によって、入
出力装置４に表示され、オペレータは原因を知ることが
できる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前述のエキスパートシステムの推論過程に
おいては、エキスパートシステムから発せられる質問に
対して、オペレータは、表示されたプラントデータを解
析して、どのように回答するか判断しなければならな
い。ここで、オペレータがプラントデータの解析に関し
て初心者の場合、どのように回答してよいかわからない
ため回答できず、エキスパートシステムの推論過程が中
断したり、適切な回答ができないので誤った推論結果が
導出されるという問題点が生じる。また、オペレータが
熟練者であっても、そのオペレータの熟練度によって回
答の内容が異なり、異なった推論結果が導出されるとい
う問題点が生じることになる。

従って、本発明の目的は、エキスパートシステムから
の質問に対する回答を、エキスパートシステム自体がプ
ラントデータを解析することにより自動処理し、その結
果をオペレータに知らせ、オペレータが回答する際の指
針とすることができるエキスパートシステムを得ること
にある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のプラント異常原因解明用エキスパートシステ
ムは、オペレータに対する質問を発しこの質問に対する
オペレータからの回答に基づいて予め用意された知識ベ
ースにて推論を進める推論エンジンと、前記推論エンジ
ンが発する質問に対して回答を得るに必要な各種の加工
プラントデータ（実測値データ、診断履歴データ、定検
記録データ、運転履歴データなど）を、プラント各部か
ら入力される各種プラントデータを基に、作成するプラ
ントデータ加工手段（実測値データ作成手段、診断履歴
データ作成手段、定検記録データ作成手段、運転履歴デ
ータ作成手段など）と、前記プラントデータ加工手段で
作成された各種の加工プラントデータを保存する加工プ
ラントデータファイル（実測値データファイル、診断履
歴データファイル、定検記録データファイル、運転履歴
データファイルなど）と、前記推論エンジンが発する質
問に対してオペレータが回答する際に必要となる加工プ
ラントデータを前記加工プラントデータファイルから取
り出して入出力装置に表示する加工プラントデータ表示
手段と、前記推論エンジンから発せられる質問を自動処
理するための自動処理アルゴリズムが予め保存された自
動処理アルゴリズムファイルと、前記推論エンジンが発
する質問を自動処理するにあたり必要な自動処理アルゴ
リズムが前記自動処理アルゴリズムファイルの中に保存
されているかどうかを調べる自動処理アルゴリズム検索
手段と、この自動処理アルゴリズム検索手段にて自動処
理アルゴリズムが存在しないと判定されたときには前記
入出力装置に前記質問を表示する質問表示手段と、前記
自動処理アルゴリズムが存在すると判定されたときには
その自動処理アルゴリズムを実行して前記回答の指針と
なる確信度を算出し、前記質問表示手段を介して前記質
問と、その質問に対する回答の確信度を前記入出力装置
に表示させると共に、前記加工プラントデータ表示手段
を介してオペレータが回答するに必要な前記加工プラン
トデータを表示させる処理を行う自動処理アルゴリズム
処理手段とを備えたことを特徴とする。

（作用） 推論エンジンが発する質問に対して、回答を得るに必
要な加工プラントデータを表示すると共に、その質問に
対する回答を自動処理アルゴリズムで処理し、オペレー
タが回答する際の参考として、その自動処理結果を確信
度で表示することにより、加工プラントデータと自動処
理結果の確信度とを一緒にオペレータに表示するように
したので、オペレータはこれらの表示を見ることによ
り、質問に対してどのように回答するかをより確実に判
断することが出来るようになると共に、初心者のオペレ
ータでもかなりの正確度を以て回答することが出来るよ
うになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を説明する。第１図は本発明
のエキスパートシステムをプラント１に適用した場合の
ブロック構成図である。まずプラント１に何らかの異常
な振動が発生し、エキスパートシステム３を用いてオペ
レータ２がその異常の原因を解明するにあたっては、オ
ペレータ２は、入出力装置４より推論開始の指示５を推
論エンジン６に与える。推論エンジン６は、推論開始の
指示５を受けると、知識ベース７を用いて推論を始め
る。知識ベース７はプラントの異常の状態からその異常
の原因を推論することのできる専門家が有している知識
の集合である。

その推論の過程において、プラント１の状態を確認す
るためエキスパートシステム３からオペレータ２に対し
てプラント１の状態に関する質問がなされる。質問の種
類としては、異常を検知した前後のプラントの状態を調
べるために実測値データを用いて回答されなければなら
ないもの、同じような原因が生じたかどうかを調べるた
めに診断履歴データを用いて回答されなければならない
もの、機器の設置が正しく行われていたかどうかを調べ
るために定検記録データを用いて回答されなければなら
ないもの、機器の特性を調べるために運転履歴データを
用いて回答されなければならないものなどがある。

これらの質問の１つ１つに対して、オペレータ２に回
答の指針を与えるために、推論エンジン６は、質問自動
処理手段Ａに対して、自動処理アルゴリズム検索の指示
23を与える。この指示23は質問自動処理手段Ａの自動処
理アルゴリズム検索手段22に入力される。

次に自動処理アルゴリズム検索手段22は、第２図に示
すように推論エンジン６から自動処理アルゴリズム検索
の指示23を受けて処理を開始する（101）。ここで、自
動処理アルゴリズム検索の指示23とは、質問に対して処
理の必要とする自動処理アルゴリズム25のファイル名を
指示することであり、例えば、知識ベース７内に自動処
理アルゴリズム25のファイル名を記して認識することに
より、自動処理アルゴリズム検索の指示として使うこと
ができる。自動処理アルゴリズム検索手段22は自動処理
アルゴリズム検索の指示23を受けると（101）、自動処
理アルゴリズムファイル24内に必要とする自動処理アル
ゴリズム25が存在するかどうか調べるための自動処理ア
ルゴリズム有無の検索を行う（102）。具体的には、従
来からの計算機の有するファイル検索の機能を用いて、
必要とする自動処理アルゴリズム25のファイル名が自動
処理アルゴリズムファイル24内に存在するかどうかを調
べる（103）。自動処理アルゴリズムファイル24内に
は、第３図に示すように、エキスパートシステム作成時
において作成され格納された自動処理アルゴリズム25の
名前、つまり自動処理アルゴリズム25のファイル名40が
収められている。これらのファイルの中身は、自動処理
アルゴリズム25の実行ファイルである。この実行ファイ
ルも図には示されていないが、自動アルゴリズムファイ
ル24に格納されている。自動処理アルゴリズム有無の検
索を行った結果、自動処理アルゴリズムファイル24の中
に必要とする自動処理アルゴリズム25のファイル名がな
い場合、自動処理アルゴリズム検索手段22は、自動処理
アルゴリズム25が存在しないことをオペレータ２に知ら
せるため、自動処理アルゴリズム無しのメッセージ27を
入出力装置４に送り表示する（104）。その表示の一具
体例を第４図に示す。つまり、入出力装置４のCRT画面
上の質問表示及び回答入力画面41に自動処理アルゴリズ
ム無しのメッセージ27が表示される。自動処理アルゴリ
ズム無しのメッセージ27の表示を行った後、自動処理ア
ルゴリズム検索手段22は、オペレータ単独で回答しても
らうため、質問表示手段14に対して、入出力装置４に質
問13を表示するよう質問表示の指示15を与える（10
5）。そうすると、質問表示及び回答入力画面41には、
第５図に示すように、自動処理アルゴリズム無しのメッ
セージ27と質問13が表示される。質問13が表示される
と、オペレータ２は第５図に示すようなオペレータ回答
入力箇所42から回答17を入力することになる。オペレー
タ回答入力箇所42の一例として、第５図にはマウスを使
ってバーチャートで確信度を入力する手段のものについ
て示してあり、入出力装置４のCRT画面上に示されてい
る矢印をマウスで移動させ、矢印の先端を、入力しよう
とする確信度にあわせ、マウスをクリックすることによ
り確信度を入力する。

一方、処理103での自動処理アルゴリズム有無の検索
を行った結果、自動処理アルゴリズム25の実行ファイル
が集っているディレクトリーである自動処理アルゴリズ
ムファイル24の中に必要とする自動処理アルゴリズム25
のファイル名がある場合、自動処理アルゴリズム検索手
段22は、自動処理アルゴリズム処理手段28に対して、自
動処理を始めるため、自動処理開始の指示29を与える
（106）。

次に、第６図に自動処理アルゴリズム処理手段28の処
理内容を示す。自動処理アルゴリズム処理手段28は、自
動処理検索手段22から自動処理開始の指示29を受けるこ
とによって処理が始まる。ここで、自動処理開始の指示
29とは、どの自動処理アルゴリズム25とどの加工プラン
トデータ30を用いるかを知らせるために、必要とする自
動処理アルゴリズム25のファイル名およびその自動処理
アルゴリズム25で必要となる加工プラントデータ30が収
められているファイル名とを指示することである。自動
処理アルゴリズム処理手段28は自動処理開始の指示29を
受けると（201）、自動処理アルゴリズムファイル24か
ら自動処理アルゴリズム25の実行ファイルを取り出した
後（202）、加工プラントデータファイル31から加工プ
ラントデータ30を読込み（203）、この加工プラントデ
ータ30を使って自動処理アルゴリズム25を実行する（20
4）。自動処理アルゴリズム25の実行が終了すると、自
動処理アルゴリズム25を実行することによって得られた
自動処理結果33を自動処理結果保存ファイル34に一旦保
存する（205）。そして加工プラントデータ表示手段35
に対しては加工プラントデータ表示の指示36を、次に自
動処理結果表示手段37に対しては自動処理結果表示の指
示38を、そして質問表示手段14に対して質問表示の指示
15をそれぞれ与える（206）。

ここで、加工プラントデータファイル31は各種加工プ
ラントデータ30が１つ１つのファイルとして保存され、
それらを総称したものであり、またプラントデータ加工
手段32は加工プラントデータファイル31内の各種ファイ
ルを作成する各種手段を総称したものである。

以下これらについて説明する。いま、プラント１を火
力発電プラントとし、エキスパートシステム３をBFPTの
軸に異常な振動が起きた時、その原因を診断するエキス
パートシステムとした場合を例として、また、プラント
データ９のうち、振動に関するデータについてはBFPT内
の各軸受にとりつけられているセンサーにて、その他の
プラントに関するデータについては各プラントにとりつ
けられているセンサーにてそれぞれ検知され伝送される
システムであるとする。

前述のとおり、エキスパートシステムからの質問内容
が各種プラントデータ（実測値データ、診断履歴デー
タ、定検記録データ、運転履歴データ等）を用いて回答
しなければならないものであるので、加工プラントデー
タ30は第７図に示すようにその種類に応じて加工データ
ファイル31に保存されている。また、これら実測値デー
タファイル44、基準値データファイル45、診断履歴デー
タファイル46、定検記録データファイル47、運転履歴デ
ータファイル48に対応して、これらを作成する手段すな
わち、実測値データ作成手段49、基準値データ作成手段
50、診断履歴データ作成手段51、定検記録データ作成手
段52、運転履歴データ作成手段53がプラントデータ加工
手段32に保存されている。

加工プラントデータファイル31の実測値データファイ
ル44は、第８図に示すように各サンプリング時点の時刻
54、その時刻54におけるBFPTの回転数55、発電機の電気
出力である負荷56、および各ファイル内での記録すべき
プラントデータ57等から構成される。すなわち、プラン
トデータには各ファイル内での内部通し番号iidが付さ
れ、iidは１からｎまでの自動処理で必要とされるもの
が時系列的に保存されている。第８図に示すものではii
d＝１のプラントデータ57をBFPTの第１軸受振幅値Ｗ、i
id＝２を第１軸受振動値増加率、iid＝ｎをケーシング
下側の温度としている。

このような実測値ファイル44は実測値データ作成手段
49で作成される。第９図は実測値データ作成手段49の処
理内容を示すフローチャートであり、一旦プラントデー
タ９の入力開始が行われると（301）、プラントデータ
９の中止又は終了まで（302）、各サンプリング時の時
刻54及びプラント１から送られてくる回転数55、負荷5
6、およびiid＝１からiid＝ｎまでのプラントデータ57
を入力し（303）、そのまま、加工プラントデータ30と
して加工プラントデータファイル31に保存していく（30
4）。ここで、これまで保存してきた加工プラントデー
タ30の容量があらかじめ準備したメモリの容量を越えて
しまえば（305）、時間的に古い加工プラントデータ30
から随時例えば光ディスクのような大容量の保存装置に
保存していく（306）。以上の一連の処理はプラントデ
ータ９の入力の終了が行われるまでなされる（307）。

次に、加工プラントデータファイル31の基準値データ
ファイル45は、第10図に示すように、例えば定検ごとの
ように必要な時期ごとに作成され保存される。１回の定
検後に設定される基準値データファイル45内の項目はii
d＝１からiid＝ｎまでのプラントデータ９であり、より
詳細に保存し、また自動処理の計算途中で誤差を少くす
るために全てのプラントデータ９の基準値は、iid＝１
からiid＝ｎまでの各プラントデータ９の最大変化率と
いった特性に応じた刻み幅の中で最小のものでもって設
定される。このような基準値データファイル45は基準値
データ作成手段50で作成される。この基準値データ作成
手段50は、第11図に示すとおり、ある定検後の運転で異
常が起きなかった最初の運転に対して（401）、プラン
トデータ９を第８図の形式で実測値データとして収集す
る（402）。そして、異常が存在した運転か否かを判定
し（403）、異常でない場合には同じ回転数領域、負荷
領域が存在すれば、異常検知時刻に近いデータの方がよ
り異常の検知に関与しているとの観点から、異常検知時
刻に近い方を採用する（404）。そして、実測値データ
の回転数55、負荷56、iid＝１からiid＝ｎまでの各プラ
ントデータ９に対して線形補間を適用することによっ
て、iid＝１からiid＝ｎまでの各プラントデータ９の特
性に応じた刻み幅の中で最小のもので基準値データが設
定される（405）。

これによって、基準値データファイル45の作成が完了
する（406）。一方、処理403での判定の結果、異常が存
在した運転であるときは、次回運転時に基準値データフ
ァイル45を作成する（407）。

第12図は、加工プラントデータファイル31の診断履歴
データファイル46の説明図である。診断履歴データファ
イル46は第12図に示すように、例えば異常検知時毎に作
成され保存される。１回の異常検知毎に設定される診断
履歴データファイル46内の項目は、iid＝１からiid＝ｊ
までの診断履歴データである。このような診断履歴デー
タファイル46を作成する診断履歴データ作成手段51の処
理内容の一例を第13図に示す。この一例は、「異常な振
動はラビングであり、その原因はケーシングの上側と下
側との温度の差が大きかったことである。」といったこ
との推論結果19つまり確信度を保存する場合のものであ
る。つまり、ある時点の異常に対して推論エンジン６は
その異常の原因を解明するため推論を行い、推論が完成
すると推論結果19を推論結果保存ファイル21に保存する
（501）。そして、診断履歴データ作成手段51は、推論
結果ファイル21から推論結果19をとりだし、該当する異
常発生時の該当するiidの箇所に保存し（502）、診断履
歴データファイル46の作成が完了する（503）。

第14図は、加工プラントデータファイル31の定検記録
データファイル47の説明図である。定検記録データファ
イル47は第14図に示すようにiid＝１からiid＝ｈまでの
定検記録データであり、定検ごとに作成され保持され
る。このような診断履歴データファイル47は定検記録デ
ータ作成手段52で作成される。

定検記録データ作成手段52の処理内容の一例を第15図
に示す。この一例はBFPTのアライメントを修正したかど
うかについて保存する場合のものである。つまり、定検
が完了すると（601）、オペレータ２は入出力装置４を
用いて定検記録の各項目を、該当する定検時の該当する
iidの箇所に保存する。すなわち、BFPTのアライメント
を修正したかどうかについて該当するiidの箇所に保存
するわけである（602）。この場合、保存の内容は自動
処理のときに保存した内容を直接推論結果とするため、
確信度で使われる値、つまり０以上１以下の数値とす
る。これにより、定検記録データファイル48の作成は完
了する（603）。

最後に、加工プラントデータファイル31のうち、運転
履歴データファイル48について、その一例である第16図
を用いて説明する。運転履歴データファイル48は第16図
に示すように１回１回の運転が終了するごとに作成され
保存される。１回の運転が終了する毎に設定される運転
履歴データファイル48内の項目は、iid＝１からiid＝ｌ
までの運転履歴データである。このような運転履歴デー
タファイル48を作成する運転履歴データ作成手段53の処
理内容の一例として、100％負荷時におけるBFPTの軸の
第１軸受における振幅値の平均値を求めるものを第17図
に示す。つまり運転が終了すると（701）、今回の運転
における実測値が保存されている第８図の実測値データ
ファイル44の中から負荷が100％の時の第１軸受振動振
幅x_iをとりだし、その総数ｎを数える（702）。また、
前回運転までのデータとして保存されている100％負荷
時の振幅の平均値X_aveと100％負荷時のサンプリングの
総数Ｎを入力する（703）。そして、今回運転までの100
％負荷時の振幅の平均値X_ave(new)と100％負荷時のサン
プリングの総数N_(new)を で求め（704）、それぞれX_ave,Nとして（705）、今回運
転時の対応するiidの箇所に保存する（706）。

次に、自動処理アルゴリズムファイル24に記憶されて
いる自動処理アルゴリズム25について説明する。自動処
理アルゴリズムの種類としては、実測値データのような
時系列データを用いるもの、基準値データを用いるも
の、診断履歴データを用いるもの、定検記録データを用
いるもの、運転履歴データを用いるものがある。時系列
データを用いるものは、さらに異常を検知した時刻前後
のプラントデータ９を用いるものと、異常検知の時刻の
みのプラントデータ９を用いるものにわけられる。

いま一例として、「異常な振動はラビングであり、そ
の原因はケーシングンの上側と下側の温度の差が大きか
ったことである」ということを調べる知識ベースについ
て説明する。この場合の知識ベースはプラント異常が発
生すると、第３図の「Ｓ−Ｖ線図基準パターンからのず
れ拡大」という自動処理アルゴリズム25を実行すること
でラビング振動であることを確認し、第３図の「ケーシ
ング上下半温度差大」という自動処理アルゴリズム25を
実行することでケーシングの上側と下側の温度の差が大
きかったかどうかを調べ、第３図の「振幅増加率しきい
値以上」、「過去にラビング振動と診断した履歴有
り」、「定検時のBFPTのアライメントの修正有り」の自
動処理アルゴリズム25を実行することで「異常な振幅は
ラビングであり、その原因はケーシングの上側と下側の
温度の差が大きかったことである」という内容の確信度
を補助的に調整するといった推論を行うものである。

まず、「Ｓ−Ｖ線図基準パターンからのずれ拡大」と
いう自動処理アルゴリズム25は、BFPTの軸の回転数55を
上昇させている過程において、プラント異常が検知され
た運転時の軸受における振動振幅値を調べるものであ
る。すなわち、振動振幅値がプラント異常検知時に近づ
くにつれ、基準値データと比べたずれが拡大しているか
どうかを調べるものである。

第18図はその説明図であり、入出力装置４のCRT画面
上に加工プラントデータ表示画面43が表示されている場
合で示している。また、第19図にその処理内容のフロー
チャートを示す。プラント異常の検知がなされると処理
が開始される（801）。いま、回転数S₀のときにプラン
ト異常が検知されたとすると、その時の回転数S₀、実測
値データV₀、およびΔＳ前、２ΔＳ前の実測値データＶ
−_１、Ｖ−_２を実測値データファイル44より読み込み
（802）、一方、基準値データファイル45よりそれらに
対応する基準値を読み込む（803）。回転数の基準値デ
ータが基準値データファイル45にない場合は線形補間計
算によって求め（804）、実測値データV₀と基準値デー
タVS₀との差ΔV₀を求める（805）。また、ΔＳ前、２Δ
Ｓ前の実測値データおよび基準値データが存在しない場
合は線形補間計算によって求め（806）、回転数ΔＳ前
の回転数時と、２ΔＳ前の回転数時のそれぞれの実測値
データと基準値データとの差ΔＶ−_１、ΔＶ−_２を求め
る（807）。そして、ΔＶ−_２＜ΔＶ−_１＜ΔV₀である
か否かを判定し（808）、成立ならばこの質問は成立、
つまり確信度は満点の１であると判定し（809）、ΔＶ
−_２＜ΔＶ−_１＜ΔV₀でなければこの質問に対する確信
度は０であると判定する（810）。この自動処理アルゴ
リズム25は時系列データを用いるものの中でも異常を検
知した時刻前後、一例としてはBFPTの起動開始時刻から
異常検知時刻までのデータを用いるものであり、また回
転数55と第１軸受振動振幅値の２つのプラントデータ９
を用いるものである。

次に「ケーシング上下半温度差大」の自動処理アルゴ
リズム25は、異常検知時前の一定時間において、BFPTの
ケーシングの上側の温度と下側の温度との差ΔＴがあら
かじめ設定されているしきい値を越えることが起きたか
どうかを調べるものである。第20図にその説明図を、第
21図にその処理内容のフローチャートを示す。

プラント異常が時点t₀で検知されたとすると（90
1）、異常検知時点t₀より時間T₁前の時点t₀′から時点t
₀までのケーシング上側の温度T_Hiとケーシング下側の温
度T_Liとを実測値データファイル44から読み込む（90
2）。そして、読み込んだ各サンプリング時点における
各々のデータの最初のものを取り出し（903）、以後１
個づつ取り出す（904）。そして、各サンプリング時点
におけるケーシング上側の温度T_Hiと下側の温度T_Liとの
差ΔＴを求め（905）、ΔＴから各時点における確信度C
f′を求め、一方サンプリング時刻から重み係数w_tを求
める（906）。

ここで、各時点における確信度Cf′および重み係数w_t
は、第20図に示すようにケーシング上側の温度と下側の
温度との差ΔＴがそのしきい値ΔT₀を越えたかどうかに
ついての各サンプリング時刻における確信度Cf′が与え
られる。ここで、しきい値設定の厳密さ、実測データの
誤差を考慮して、しきい値近傍にはあいまい性をもたせ
る。すなわち、差ΔＴは時点t₁′でしきい値をこえるが
それ以前の時点t₁″から確信度Cf′は０以上の値を持
つ。

一方、各サンプリング時刻のデータに対しては、しき
い値を越えたということが異常の検知にどれくらい関係
してくるかという時間に関する重みw_tが与えられ、プラ
ント異常検知前T₁から異常検知時に近づくにつれ、各サ
ンプリング時のデータのもつ時間に関する重みw_tは徐々
に増えていくが、異常検知前よりT₂前からはその時間帯
内においてケーシング上側の温度と下側の温度との差Δ
Ｔがしきい値ΔT₀を越えても、それが異常発生にいたる
までには時間が短いということで、時間に関する重みw_t
61は急速に減っていく、ということを示したものであ
る。

ここで時間T₁はケーシングの上側と下側との温度差Δ
Ｔがしきい値をこえることによりそれが異常に至るまで
にかかる最長時間たとえば60分間であり、時間T₂はケー
シングの上側と下側との温度差ΔＴがしきい値を越える
ことによりそれが異常に至るまでにかかる最短時間たと
えば５分間である。

各時点における確信度Cf′および重みw_tが求まると
（906）、その積Cf′・w_tが求められ、補正確信度Cf1と
して出力される（907）。そして、自動処理結果として
の確信度Cfと比較され（908）、Cf1＞CfならばCf1をCf
として保存し（909）、次のデータについての処理に移
る（910）。したがって、自動処理結果33としての確信
度Cfは、Cf_t′×w_tの最大値となる（911）。

この自動処理アルゴリズム25は、時系列データを用い
るものの中でも、異常検知時前後のデータを用いて診断
するものである。

次に、「振幅増加率しきい値以上」という自動処理ア
ルゴリズムは、異常検知時の振幅増加率がしきい値を越
えているかどうかを調べるものである。第22図にその説
明図の一例を、第23図にその処理内容のフローチャート
の一例を示す。第22図は入出力装置４のCRT画面上に加
工プラントデータ表示画面43が表示されている場合を示
している。前述の「Ｓ−Ｖ線図基準パターンからずれ拡
大」においては第１軸受の振動振幅値について調べたの
にあわせて、この自動処理アルゴリズム25においては、
実測値データファイル44および基準値データファイル45
からそれぞれ第１軸受振動振幅増加率ｘおよびそのしき
い値x_sを読み込み（111）、異常検知時における第１軸
受の振動振幅値の増加率がしきい値をこえているかどう
かを調べる（112）。ここで、しきい値設定の厳密さ、
実測データの誤差を考慮して、しきい値近辺にはあいま
い性をもたせる。そして、異常検知時の第１軸受の振動
振幅値の増加率が、どれくらいの確信度に相当するかを
計算する（113）。この自動処理アルゴリズム25は、時
系列データを用いるものの中でも、異常検知時のみのデ
ータを用いて診断するものである。

次に「過去にラビング駆動と診断した履歴有り」とい
う自動処理アルゴリズム25について説明する。この自動
処理アルゴリズム25について、第24図にその説明図を、
第25図にその処理内容のフローチャートを示す。第24図
は入出力装置４のCRT画面上の加工プラントデータ表示
画面43に「過去にラビング振動と診断した履歴有り」の
自動処理アルゴリズム25が表示されている場合で示して
いる。

診断履歴データファイル47の中で、該当する異常検知
時の中から、該当するiidの箇所をよみこみ（121）、そ
の値をそのままこの自動処理アルゴリズム25に対する確
信度とするものである（122）。この自動処理アルゴリ
ズム25は診断履歴データを用いるものである。

次に「定検時にBFPTのアライメント修正有り」という
自動処理アルゴリズム25について説明する。この自動処
理アルゴリズム25について、第26図にその説明図を、第
27図にその処理内容のフローチャートを示す。第26図で
は、入出力装置４のCRT画面上に加工プラントデータ表
示画面43が表示されている場合で示している。定検記録
データファイル47の中から、異常検知時より過去の定検
時のものであってかつ異常検知時に時間的に近いものの
なかから、対応するiidの箇所から確信度を読み込み（1
31）、その値をそのままこの自動処理アルゴリズム25に
対する確信度とする（132）ものである。この自動処理
アルゴリズム25は定検記録データを用いるものである。

以上述べたように、「異常な振動はラビングであり、
その原因はケーシングの上側と下側の温度の差が大きか
ったことである」ということを調べる知識ベースにおい
て実行される自動処理アルゴリズム25は、上記の５つで
あるが、運転履歴データを使う一例として「負荷変化に
振動が追随」という自動処理アルゴリズム25について説
明する。この自動処理アルゴリズム25について、第28図
に説明図を、第29図にその処理内容のフローチャートを
示す。第28図は入出力装置４の画面上の加工プラントデ
ータ表示画面43に「負荷変化に振動が追随」の自動処理
アルゴリズム25が表示されている場合で示している。す
なわち、第29図に示すように運転履歴データファイル46
中の異常検知時のファイルの中から、０％負荷時の第１
軸受の振幅値の平均値V_ave(0)と50％負荷時の第１軸受
の振幅値の平均値V_ave(50)と100％負荷時の第１軸受の
振幅値の平均値V_ave(100)とをそれぞれ保存されている
該当のiidの箇所からとりだし（141）、ａ＝V_ave(0)−V
_ave(50)、とｂ＝V_ave(50)−V_ave(100)とを求め（14
2）、ａ＜εならば（143）確信度Cfを０とし（144）、
ａ＞εならば（145）確信度Cfを１とする（146）。そし
て、これらのいずれにも該当しない場合には、その比ｃ
＝a/bを求め（147）、その比ｃに対応する確信度Cfを求
める（148）。

次に、加工プラントデータ表示手段35の機能および自
動処理結果表示手段37の機能について説明する。まず、
加工プラントデータ表示手段35は、第30図に示すように
自動処理アルゴリズム処理手段28からプラントデータ表
示の指示36を受けることによって処理が始まる（15
1）。プラントデータ表示の指示36を受けると、加工プ
ラントデータ表示手段35は、加工プラントデータファイ
ル31から自動処理で使用した加工プラントデータ30を読
み込み（152）、入出力装置４に加工プラントデータ30
を送り表示する（152）。

前述の６つの自動処理アルゴリズム25のそれぞれにつ
いて、「Ｓ−Ｖ線図基準パターンからのずれ拡大」に対
しては第18図、「ケーシング上下半温度差大」に対して
は第20図、「振幅増加率しきい値以上」に対しては第22
図、「過去にラビング振動と診断した履歴有り」に対し
ては第24図、「定検時にBFPTのアライメントの修正有
り」に対しては第26図、「負荷変化に振動が追随」に対
しては第28図がそれらの表示の一例である。

自動処理結果表示手段37については第31図に示す通り
である。つまり、自動処理アルゴリズム処理手段28から
自動処理結果表示の指示38を受けると（161）、自動処
理結果表示手段37は、自動処理結果33が一旦保持されて
いる自動処理結果保存ファイル34から自動処理結果33を
読み込み（162）、入出力装置４に自動処理結果33を送
り表示する（163）。第32図は、入出力装置４に自動処
理結果33が表示されている一例である。

以上がエキスパートシステム質問自動処理装置Ａ内の
各構成要素の機能であるが、質問表示手段14が自動処理
アルゴリズム処理手段28から質問表示の指示15を受けて
いるので、オペレータ２は、入出力装置４のCRT画面上
の加工プラントデータ表示画面43に表示されている加工
プラントデータ30と、第33図に示すような、質問表示及
び回答入力画面41に表示されている自動処理結果33とを
みながら、質問13に対して回答17を入力することにな
る。

以上のようにエキスパートシステム質問自動処理手段
Ａを導入することにより、エキスパートシステム３自体
が質問13を自動処理することになり、オペレータ２が質
問13に対してどのように回答するかということに対して
一つの判断指針を与えることになる。従って、オペレー
タがプラントデータの解析に関して初心者の場合、どの
ように回答してよいかわからないため回答できず、エキ
スパートシステムの推論過程が中断したりすることがな
い。また適切な回答ができないので、誤った推論結果が
導出されるという問題点を克服できる。しかも、オペレ
ータが熟練者であっても、そのオペレータの熟練度によ
って回答の内容が異なり異なった推論結果が導出される
という問題点も克服することができる。

ここで、自動処理アルゴリズム処理手段28から自動処
理結果保存ファイル34に送られる自動処理結果33を、単
に質問に対する確信度だけでなく、各サンプリング時刻
における確信度60や時間に関する重み61や両者をあわせ
たものも含めることにより、計算機の入出力装置４に第
20図のような画面を表示することができる。この表示内
容はまさにエキスパートシステム質問自動処理手段Ａ
が、ひいてはエキスパートシステム３が判断した方法で
あり、初心者のオペレータに対して判断方法を教えると
いった教育的役割を果たすことになる。

第１図の自動処理アルゴリズム検索手段22はその手段
自体は、単に自動処理アルゴリズム25が存在しない時に
直接質問表示手段14に質問表示の指示15を出すだけであ
るが、エキスパートシステム３の製作段階においてみれ
ば、自動処理アルゴリズム25が完備されていなくてもエ
キスパートシステム３を使用することができ、これによ
り保守性に富んだものとすることができる。

又、オペレータが全て自動処理の結果を採用すること
により、又は自動処理アルゴリズムの結果を直接推論エ
ンジンに返すことにより、オペレータなしでも推論を行
うことができる。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、推論エンジンが発する
質問に対して、回答を得るに必要な加工プラントデータ
を表示すると共に、その質問に対する回答を自動処理ア
ルゴリズムで処理し、オペレータが回答する際の参考と
して、その自動処理結果を確信度で表示することによ
り、加工プラントデータと自動処理結果の確信度とを一
緒にオペレータに表示するようにしたので、オペレータ
はこれらの表示を見ることにより、質問に対してどのよ
うに回答するかをより確実に判断することが出来るよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエキスパートシステムを示した構成
図、第２図は本発明の自動処理アルゴリズム検索手段の
処理内容を示すフローチャート、第３図は本発明の自動
処理アルゴリズムファイルの説明図、第４図は自動処理
アルゴリズム無しのメッセージを入出力装置に表示した
説明図、第５図は自動処理アルゴリズム無しのメッセー
ジと質問およびオペレータ回答入力箇所を入出力装置に
表示した説明図、第６図は自動処理アルゴリズム処理手
段の処理内容を示すフローチャート、第７図は加工プラ
ントデータファイルとプラントデータ加工手段の説明
図、第８図は実測値データファイルの説明図、第９図は
実測値データ作成手段の処理内容を示すフローチャー
ト、第10図は基準値データファイルの説明図、第11図は
基準値データ作成手段の処理内容を示すフローチャー
ト、第12図は診断履歴データファイルの説明図、第13図
は診断履歴データ作成手段の処理内容を示すフローチャ
ート、第14図は定検記録データファイルの説明図、第15
図は定検記録データ作成手段の処理内容を示すフローチ
ャート、第16図は運転履歴データファイルの説明図、第
17図は運転履歴データ作成手段の処理内容を示すフロー
チャート、第18図は「Ｓ−Ｖ線図基準パターンからのず
れ拡大」自動処理アルゴリズムの説明図、第19図は「Ｓ
−Ｖ線図基準パターンからのずれ拡大」自動処理アルゴ
リズムの処理内容を示すフローチャート、第20図は「ケ
ーシング温度差大」自動処理アルゴリズムの説明図、第
21図は「ケーシング温度差大」自動処理アルゴリズムの
処理内容を示すフローチャート、第22図は「振幅増加率
しきい値以上」自動処理アルゴリズムの説明図、第23図
は「振幅増加率しきい値以上」自動処理アルゴリズムの
処理内容を示すフローチャート、第24図は「過去にラビ
ング振動と診断した履歴有り」自動処理アルゴリズムの
説明図、第25図は「過去にラビング振動と診断した履歴
有り」自動処理アルゴリズムの処理内容を示すフローチ
ャート、第26図は「定検時にBFPTのアライメント修正有
り」自動処理アルゴリズムの説明図、第27図は「定検時
にBFPTのアライメント修正有り」自動処理アルゴリズム
の処理内容を示すフローチャート、第28図は「負荷変化
に振動が追随」自動処理アルゴリズムの説明図、第29図
は「負荷変化に振動が追随」自動処理アルゴリズムの処
理内容を示すフローチャート、第30図は加工プラントデ
ータ表示手段の処理内容を示すフローチャート、第31図
は自動処理結果表示手段の処理内容を示すフローチャー
ト、第32図は自動処理アルゴリズムによって求められた
自動処理結果を入出力装置に表示した説明図、第33図は
自動処理アルゴリズムによって求められた自動処理結果
と質問およびオペレータ回答入力箇所を入出力装置に表
示した説明図、第34図は従来例の構成を示したブロック
図である。 ４……入出力装置、６……推論エンジン、22……自動処
理アルゴリズム検索手段、24……自動処理アルゴリズム
ファイル、28……自動処理アルゴリズム処理手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 9/44 G05B 13/02 G08B 31/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ) ＣＳＤＢ（日本国特許庁)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラントの異常原因を解明するためのプラ
   ント異常原因解明用エキスパートシステムにおいて、 オペレータに質問を発し、この質問に対するオペレータ
   からの回答に基づいて予め用意された知識ベースにて推
   論を進める推論エンジンと、 前記推論エンジンが発する質問に対して回答を得るに必
   要な各種の加工プラントデータを、プラント各部から入
   力される各種プラントデータを基に、作成するプラント
   データ加工手段と、 前記プラントデータ加工手段で作成された各種の加工プ
   ラントデータを保存する加工プラントデータファイル
   と、 前記推論エンジンが発する質問に対してオペレータが回
   答する際に必要となる加工プラントデータを前記加工プ
   ラントデータファイルから取り出して入出力装置に表示
   する加工プラントデータ表示手段と、 前記推論エンジンから発せられる質問を自動処理するた
   めの自動処理アルゴリズムが予め保存された自動処理ア
   ルゴリズムファイルと、 前記推論エンジンが発する質問を自動処理するにあたり
   必要な自動処理アルゴリズムが前記自動処理アルゴリズ
   ムファイルの中に保存されているかどうかを調べる自動
   処理アルゴリズム検索手段と、 この自動処理アルゴリズム検索手段にて自動処理アルゴ
   リズムが存在しないと判定されたときには前記入出力装
   置に前記質問を表示する質問表示手段と、 前記自動処理アルゴリズムが存在すると判定されたとき
   にはその自動処理アルゴリズムを実行して前記回答の指
   針となる確信度を算出し、前記質問表示手段を介して前
   記質問と、その質問に対する回答の確信度を前記入出力
   装置に表示させると共に、前記加工プラントデータ表示
   手段を介してオペレータが回答するに必要な前記加工プ
   ラントデータを表示させる処理を行う自動処理アルゴリ
   ズム処理手段とを備えたことを特徴とするプラント異常
   原因解明用エキスパートシステム。