JP4258424B2 - 運転負荷測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、装置産業等における機器を操作する運転員の運転負荷を把握するためのデータを収集する運転負荷測定装置に関する。

図４は従来の運転負荷測定装置の一例を示す機能ブロック図である。１は制御装置であり、プラントのフィールド機器２と通信してこれを制御する。３は操作監視装置であり、制御装置１と通信して制御装置１及びフィールド機器２からの情報を取得し、運転員がこれを監視し、種々の操作を実行する。

４は運転負荷測定装置であり、操作監視装置２から運転員の負荷に関係するデータＤとして、アラーム等のメッセージ数と機器の操作回数の情報を取得して保持する。５はオフライン解析装置であり、運転負荷測定装置に保持されたデータを読み出してオフラインで運転負荷を解析する。

オフライン解析の形態としては、１日等の所定期間単位でメッセージ数と操作回数の集計した結果を表示するものであった。又、操作回数としても、運転員が機器に対して設定した回数等を集計する簡単なものであった。

運転負荷に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。

特開２００３−２９５９０５号公報

従来装置では、１日、１週間、１ヵ月等の単位でアラーム数や操作回数の集計をオフライン的に行っていた。このため、リアルタイムに現在の運転員の負荷がどのような状況にあるのかという情報は把握できない。従って、運転負荷の上昇で警報を出す等のリアルタイムの対応ができない。

運転員の負荷と関係あるデータとしての操作回数は、機器に対する設定回数等の集計から負荷状態を類推することのみが可能である。従来装置では、機器の運転画面の展開（呼び出し）回数や現場作業での作業回数等の情報は負荷を測定するためのデータとしては収集対象となっておらず、これらデータを取り入れたリアルタイムの精度の高い負荷測定は実現されていない。

従って本発明が解決しようとする課題は、運転員の負荷状況をリアルタイムで高精度に把握することができる運転負荷測定装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）機器を操作する運転員の運転負荷に関するデータを収集する運転負荷測定装置において、
前記データに基づき、所定のアルゴリズムによりリアルタイムの運転負荷を算出する負荷演算手段と、
前記リアルタイム運転負荷の演算出力の推移と前記機器の制御状態情報とを同一時間軸で対比表示する時系列情報比較手段と、
を備えたことを特徴とする運転負荷測定装置。

（２）前記データは、メッセージ数、操作回数、画面呼び出し回数の少なくともいずれかであることを特徴とする（１）に記載の運転負荷測定装置。

（３）前記負荷演算手段は、前記データを、メッセージ数、操作回数、画面呼び出し回数とするとき、前記リアルタイム運転負荷を演算するアルゴリズムは、
リアルタイム運転負荷＝Ｌｏｇ（メッセージ回数）／Ｘ
＋Ｌｏｇ（操作回数）／Ｙ
＋Ｌｏｇ（画面呼び出し回数）／Ｚ
ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚ：正規化のための定数
から算出することを特徴とする（１）又は（２）に記載の運転負荷測定装置。

（４）前記リアルタイム運転負荷の演算出力を監視し、設定された値を超えたときに警報する監視警報手段を備えたことを特徴とすることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の運転負荷測定装置。

（５）前記監視警報手段は、前記データの相関の推移を監視し、安全領域を逸脱した場合に警報を発生することを特徴とする（４）に記載の運転負荷測定装置。

（６）前記データを編集して保存する保存編集手段及びこの保存編集手段からトレンド情報取得してオフラインで解析するオフライン解析手段を備えたことを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の運転負荷測定装置。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）運転員の負荷がリアルタイムにかつ定量的に把握できることで、運転員の負荷を軽減するための改善対策の効果を具体的な数値で把握できるようになる。

（２）このことで、装置産業内における運転負荷の上昇に伴う、誤判断・誤操作の防止が可能となる。又、同じリアルタイムの負荷測定装置を用いることにより、他の装置等での運転負荷との比較をすることで、適切な運転負荷かどうかの把握をすることが可能となる。

（３）運転員の負荷データが保存されていることで、運転員の負荷を軽減するための改善を行った場合等に、改善前と改善後での運転負荷の違いが定量的なデータとして把握することが可能となる。このため、改善内容の評価をより具体的にすることが可能となる。

（４）従来の制御システムでは、制御に係わる情報や警報等を出力することはできても、運転員そのものに対する負荷等の情報を提供することはできなかった。本発明により、運転員の負荷の状況をリアルタイムに把握することで、運転員が正常な判断をすることができる負荷状況であるのか、それとも正常な判断をしづらいほどの負荷状況になっているのか、ということを容易に把握できる。このことにより、誤判断や誤操作等が原因となる異常発生を防止することができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用した運転負荷測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図４で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。

図１において、１００は本発明が適用された運転負荷測定装置である。２００は専用の表示入力手段であり、この運転負荷測定装置１００と通信してデータの表示や修正をする。表示入力手段は、専用の端末を設けないで操作監視装置３の表示入力手段等を使用する形態であってもよい。

運転負荷測定装置１００において、１０１はデータ通信測定手段であり、操作監視手段３、プロセス情報保存装置３００、現場作業記録装置４００と通信して運転負荷をリアルタイムに算出するためのデータを収集する。

データ通信測定手段１０１が収集するデータは、制御装置１を介するフィールド機器からのメッセージ（ガイダンスやアラームなどのメッセージ）及び操作内容（機器に対する設定操作や運転情報画面の呼び出し操作等）並びに現場作業記録装置４００の現場運転員へのガイダンスおよび操作内容等である。

このデータ通信測定手段１０１では、上記の項目を測定することに限定したものではなく、この他に運転負荷となる項目や機器を追加して測定することが可能である。又後述する運転負荷トレンドの表示時に、比較のために、制御装置１やプロセス情報保存装置３００にある工程情報やプロセス情報等を通信手段によって、取り込む機能を有する。

１０２は本発明の主要部をなす運転負荷演算手段であり、測定している運転員の任意の負荷と関係するパラメータ（メッセージ数・操作回数・現場作業数）と任意のアルゴリズムを設定して、リアルタイムの運転負荷を算出する機能を有する。

運転負荷演算手段１０２において、１０２ａは負荷演算定義手段であり、表示入力手段２００を使って、リアルタイムの運転負荷を算出するためのアルゴリズムを定義し修正することができる。

例えば、運転負荷として1分間の移動平均での運転負荷を算出する場合、次のようなアルゴリズムが定義される。
リアルタイム運転負荷＝Ｌｏｇ（メッセージ回数）／Ｘ
＋Ｌｏｇ（操作回数）／Ｙ
＋Ｌｏｇ（画面呼び出し回数）／Ｚ
ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚ：正規化のための定数

１０２ｂは、定義されたアルゴリズム保存手段であり、アルゴリズム定義手段で定義されたアルゴリズムを保存しておき、データ通信測定手段１０１から取り込んだデータを使って上記アルゴリズムによりリアルタイムの運転負荷を算出する。

１０２ｃは、運転負荷警報手段であり、表示入力手段２００を使って、運転負荷としてのしきい値を設定することができる。算出された運転負荷がそのしきい値を超えた場合に警報を発報する機能を有する。

１０３は、リアルタイム監視警報手段であり、測定している運転員の任意の負荷と関係するパラメータ及び算出された運転負荷を監視し警報する機能を有する。

図２は、リアルタイム監視警報手段１０３の機能の一例を示す、状況リアルタイムモニターの表示画面例である。この画面では、過去のデータのプロットをするという従来のデータ表示技術に加えて、リアルタイムのデータを表示することを可能としている。

図２のリアルタイムモニター表示では、運転員の負荷の指標となる、メッセージ数と操作回数の対比となる情報を表示して、運転員の負荷の状況の目安となるメッセージ数と操作回数の相関での状況を表示する。この場合に相関を示すパラメータは、自由に指定することが可能である。

例えば、メッセージとしてアラームのみと、操作回数として制御装置への設定操作回数のみを選択して表示することが可能である。尚、他のパラメータを組み合わせて３次元などの表示としても良い。表示するデータとしても、各種の移動平均データを表示することが可能である。

表示形態として、１分平均、１０分平均、６０分平均等の任意の移動平均の組み合わせで表示することが可能である。オフラインでの本データの表示は従来からあったが、本発明では、リアルタイムとして表示することが可能であり、リアルタイム表示の特色として、例えば、過去の特定個数（２０個など）のデータを同一画面上で表示して、軌跡が判る等の機能を有している。

また、相関を表示する中で、安全領域Ｈを設定して、その領域を逸脱する場合には、警報を出力して知らせることが可能である。夫々のパラメータの組み合わせをする時に、どの領域では警報を出力するかという定義を、表示入力手段２００を使って定義して監視することが可能である。又、過去のどれぐらいの個数を表示するかの設定も表示入力手段２００から設定することが可能である。

１０４は、データ保存編集手段であり、データ通信測定手段１０１で測定しているデータ及び負荷演算手段１０２で算出された運転負荷情報を時間データと共に編集して保存し、保存データをリアルタイム監視警報手段１０３及びオフライン解析手段１０５に供給する。

オフライン解析手段１０５は、運転負荷解析手段１０５ａ、時系列情報比較手段１０５ｂ、画面操作解析手段１０５ｃの機能を有し、データ保存編集手段１０４に保存・編集された各種の運転負荷及び時間データから、問題点の解析をオフラインで行う。

図３は、オフライン解析手段１０５による解析結果の表示画面例である。図３のＡは、運転負荷解析手段１０５ａの機能を用いて、時刻データと共に保存されている運転負荷データを使って、時系列での負荷トレンドをビジュアルに表示している。

更に、移動平均や統計手法を使っての負荷データの解析も可能となっている。この場合の統計手法では、時系列情報比較手段１０５ｂで比較を行うプロセスデータ等との相関を取って解析することも可能である。

図３のＢ及びＣは、時系列情報比較手段１０５ｂによる解析結果の表示画面例である。この表示例では、運転負荷の時系列情報と対比して、データ通信測定手段１０１経由で入手する制御側の工程情報やプロセスデータとの関連を同一時間軸で表示する。この時に比較するパラメータも表示入力手段２００を使って切り替えすることが可能である。

図３のＤ及びＥは、画面操作解析手段１０５ｃによる解析結果の表示画面例である。この表示例では、画面毎の呼び出し回数等の情報を使って、画面の使用頻度や、使われていない画面の確認等の解析が可能となる。

又、時系列での画面の呼び出しやプロセスデータと画面呼び出しの関係から、用意された画面情報が本来の目的通りに活用されているか否かを解析することが可能となる。この場合、データ通信測定手段１０１を経由して入手した工程情報やプロセス情報と重ね合わせして、ビジュアルに表示することで解析を容易にしている。

図３のＡの運転負荷トレンド表示では、算出した運転負荷を時系列のトレンドとして表示するが、この表示にリアルタイムに運転負荷情報を追加更新することも可能である。又、このトレンド表示の中では、傾向監視の機能を持つ。

傾向監視機能としては、メッセージ数や操作回数が増加傾向にある場合には、あるしきい値を設定し、それ以上であれば警報を出力する機能等を有する。又、工程やプロセスデータ、画面呼び出し状態等の情報との時系列でのデータ比較を可能としている。

本発明を適用した運転負荷測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 リアルタイム監視警報手段による状況リアルタイムモニターの表示画面例である。 オフライン解析手段による解析結果の表示画面例である。 従来の運転負荷測定装置の一例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 制御装置
２ フィールド機器
３ 操作監視装置
１００ 運転負荷測定装置
１０１ データ通信測定手段
１０２ 負荷演算手段
１０２ａ 負荷演算定義手段
１０２ｂ アルゴリズム保存手段
１０２ｃ 運転負荷警報手段
１０３ リアルタイム監視警報手段
１０４ データ保存編集手段
１０５ オフライン解析手段
１０５ａ 運転負荷解析手段
１０５ｂ 時系列情報比較手段
１０５ｃ 画面操作解析手段
２００ 表示入力手段
３００ プロセス情報保存装置
４００ 現場作業記録装置

Claims (6)

1. 機器を操作する運転員の運転負荷に関するデータを収集する運転負荷測定装置において、
   前記データに基づき、所定のアルゴリズムによりリアルタイムの運転負荷を算出する負荷演算手段と、
   前記リアルタイム運転負荷の演算出力の推移と前記機器の制御状態情報とを同一時間軸で対比表示する時系列情報比較手段と、
   を備えたことを特徴とする運転負荷測定装置。
2. 前記データは、メッセージ数、操作回数、画面呼び出し回数の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の運転負荷測定装置。
3. 前記負荷演算手段は、前記データを、メッセージ数、操作回数、画面呼び出し回数とするとき、前記リアルタイム運転負荷を演算するアルゴリズムは、
   リアルタイム運転負荷＝Ｌｏｇ（メッセージ回数）／Ｘ
   ＋Ｌｏｇ（操作回数）／Ｙ
   ＋Ｌｏｇ（画面呼び出し回数）／Ｚ
   ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚ：正規化のための定数
   から算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の運転負荷測定装置。
4. 前記リアルタイム運転負荷の演算出力を監視し、設定された値を超えたときに警報する監視警報手段を備えたことを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の運転負荷測定装置。
5. 前記監視警報手段は、前記データの相関の推移を監視し、安全領域を逸脱した場合に警報を発生することを特徴とする請求項４に記載の運転負荷測定装置。
6. 前記データを編集して保存する保存編集手段及びこの保存編集手段からトレンド情報取得してオフラインで解析するオフライン解析手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の運転負荷測定装置。

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