JP4600081B2

JP4600081B2 - 操作支援システムおよび操作支援方法

Info

Publication number: JP4600081B2
Application number: JP2005048176A
Authority: JP
Inventors: 貴文井上
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2025-02-24
Also published as: JP2006235890A

Description

本発明は、プラント操業における操作を支援する操作支援システム等に関し、とくに必要な操作をオペレータが容易に認識し得る操作支援システム等に関する。

オペレータがプラントの操業を一元的に監視できるプラント制御システムが知られている。このようなシステムでは、プラントの異常に基づきアラームが発生した場合、オペレータはモニタ画面を通じてアラームの内容を確認するとともに、必要な操作を実行する。

特開２００４−５４５５５号公報

従来のプラント制御システムでは、オペレータがアラームの発生を認識した場合、過去の経験やプロセス上の知識に基づいて、アラームに関連する操作対象を特定する。操作対象はタグを介して特定される。タグは、例えばプラントに配置されたフィールド機器に対応して設けられ、特定のタグを選択すると、その機器の設定値等を操作することが可能となる。オペレータは特定のタグを選択し、そのタグの選択により展開されたモニタ画面上の表示を用いて、必要な操作を実行できる。

しかし、発生したアラームとタグとの関連は、プラント全体の把握が必要であり、プラントに対する深い知識が要求される。様々なアラームやイベントと、各フィールド機器との間の関連は複雑であるため、プラントに発生した問題の所在を特定することは困難である。また、その特定には知識と時間が必要となる。とくに、近年は少数のオペレータで広範なプロセスを監視する傾向にあり、オペレータの負担は大きい。また、隠れた因果関係が存在する場合もあり、熟練したオペレータでもアクセスすべきタグが分からない可能性がある。

さらに、タグを選択し設定値を変更したような場合、設定値を変更したことによる影響を完全に予測することは困難であり、その後の対処方法が不明となる可能性もある。

本発明の目的は、必要な操作をオペレータが容易に認識することで、プラントの状況変化に応じて適切な対処を可能とする操作支援システムおよび操作支援方法を提供することにある。

本発明の操作支援システムは、
プラント操業における操作を支援する操作支援システムにおいて、
前記プラントの操作対象に対するユーザの手動操作を受け付ける受付手段と、
プラント操業に必要な前記操作対象間の相関を、前記受付手段で受け付けた前記操作対象群に対する前記手動操作の履歴および前記操作対象群の状態の履歴を用いて抽出する相関抽出手段と、
該相関抽出手段により抽出された操作対象間の相関の程度を反映させた表示のしかたによって、各操作対象を表示する操作対象表示手段と、
を備え、
前記相関抽出手段は、特定の操作対象に対する前記手動操作を行ったときに、他の操作対象の状態変化が起こる頻度が高いほど、前記特定の操作対象と前記他の操作対象との間の相関が高いものとみなすことを特徴とする。
この操作支援システムによれば、操作対象間の相関の程度を反映させた表示方法によって、各操作対象を表示するので、操作すべき操作対象を容易に認識できる。操作対象間の相関の程度を反映させた表示方法は限定されず、操作対象をマッピングしてもよいし、特定の操作対象との相関に応じた順序等に従い、他で操作対象を一覧表示してもよい。

前記操作対象表示手段は、相関の程度を各操作対象の表示位置によって示し、相関が大きいほど操作対象を接近させた位置に表示してもよい。

プラント内の異常を検出する異常検出手段を備え、前記操作対象表示手段は、前記異常検出手段により検出された異常と関連する操作対象を指し示す表示を行ってもよい。
この場合、異常と関連する操作対象を的確に把握できる。異常と関連する操作対象を指し示す表示のしかたは限定されない。操作対象を点滅表示や特定色表示で示してもよい。

プラント内の異常を検出する異常検出手段を備え、前記操作対象表示手段は、前記異常検出手段により検出された異常と関連する操作対象を選択的に表示してもよい。
この場合には、異常時に操作すべき操作対象が選択的に表示されるため、的確に異常に対応できる。

各操作対象に関連したイベントの発生頻度を取得する頻度取得手段と、前記頻度取得手段により取得されたイベントの発生頻度を、前記操作対象表示手段による表示に反映させる頻度表示手段と、を備えてもよい。
この場合には、イベントの発生頻度を操作対象表示手段による表示に反映させるので、どの操作対象に関連したイベントが多く発生しているかが視覚的に明らかにされる。

本発明の操作支援方法は、
プラント操業における操作を支援する操作支援方法において、
前記プラントの操作対象に対するユーザの手動操作を受け付けるステップと、
プラント操業に必要な前記操作対象間の相関を、前記受け付けるステップで受け付けた前記操作対象群に対する前記手動操作の履歴および前記操作対象群の状態の履歴を用いて抽出するステップと、
前記相関を抽出するステップにより抽出された操作対象間の相関の程度を反映させた表示方法によって、各操作対象を表示するステップと、
を備え、
前記相関を抽出するステップでは、特定の操作対象に対する前記手動操作を行ったときに、他の操作対象の状態変化が起こる頻度が高いほど、前記特定の操作対象と前記他の操作対象との間の相関が高いものとみなすことを特徴とする。
この操作支援方法によれば、操作対象間の相関の程度を反映させた表示方法によって、各操作対象を表示するので、操作すべき操作対象を容易に認識できる。操作対象間の相関の程度を反映させた表示方法は限定されず、操作対象をマッピングしてもよいし、特定の操作対象との相関に応じた順序等に従い、他で操作対象を一覧表示してもよい。

本発明の操作支援システムによれば、操作対象間の相関の程度を反映させた表示のしかたによって、各操作対象を表示するので、操作すべき操作対象を容易に認識できる。

図１は本発明による操作支援システムを機能的に示すブロック図である。

図１（ａ）において、相関抽出手段１０１は、プラント操業に必要な操作対象間の相関を抽出する。操作対象表示手段１０２は、相関抽出手段１０１により抽出された操作対象間の相関の程度を反映させた表示のしかたによって、各操作対象を表示する。

異常検出手段１０３は、プラント内の異常を検出する。この場合、操作対象表示手段１０２は、異常検出手段１０３により検出された異常と関連する操作対象を指し示す表示を行う。また、操作対象表示手段１０２は、異常検出手段１０３により検出された異常と関連する操作対象を選択的に表示する。

また、頻度取得手段１０５は、各操作対象に関連したイベントの発生頻度を取得する。頻度表示手段１０６は、頻度取得手段１０５により取得されたイベントの発生頻度を、操作対象表示手段１０２による表示に反映させる。

図１（ｂ）において、操作対象表示手段１０７は、プラント操業に必要な各操作対象を関連付けて表示する。頻度取得手段１０８は、各操作対象に関連したイベントの発生頻度を取得する。頻度表示手段１０９は、頻度取得手段１０８により取得されたイベントの発生頻度を、操作対象表示手段１０７による表示に反映させる。

以下、図２〜図４を参照して、本発明による操作支援システムの一実施形態について説明する。

図２は本実施形態の操作支援システムが適用されるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、プラント制御システムは、プラント各部に配置されたフィールド機器１を監視、制御するプラント監視装置２と、プラント監視装置２およびフィールド機器１を接続するネットワーク３とを備える。また、プラント監視装置２には、オペレータがプラントを監視するためのモニタ５、およびオペレータがプラント監視装置２に対する操作を実行するための端末装置６が接続されている。

オペレータはモニタ５を見ることでプラント各部を監視することができる。また、オペレータは端末装置６を介して所定の操作を実行することで、モニタ５の表示画面の切り替えやプラント各部に配置されたフィールド機器１の手動操作を実行することができる。

図３は、本実施形態の操作支援システムにおけるモニタ５の表示画面を示す図である。モニタ５の表示画面はプラント監視装置２により制御される。

図３に示すように、モニタ５の画面には、操作対象であるフィールド機器１に対応付けられたタグのタグ名（「タグ１」、「タグ２」・・・）がマッピングされている。各タグ名の表示位置は、タグ間の相関を示している。図３の例では、タグ間の相関が大きいほど、両タグのタグ名を接近させて表示している。例えば、「タグ２」と「タグ１３」は相関が大きく、互いに接近した位置に表示されているのに対し、「タグ２」と「タグ４」は相関が小さく、互いに離れた位置に表示されている。

タグ間の相関は、種々のパラメータによって定めることができる。例えば、あるフィールド機器１間で、設定値やプロセス値の変化に大きな相関があれば、対応するタグ間の相関が大きいものと定めることができる。例えば、あるフィールド機器における設定値を変化させた場合に、他のフィールド機器においてプロセス値が変化する頻度が高い場合には、これらのフィールド機器に対応するタグ間の相関は大きいものとされる。この場合、例えば、設定値やプロセス値の変化履歴を記録しておき、この履歴に基づいて相関を算出できる。また、現在の設定値やプロセス値の変化をリアルタイムに反映させ、マップを更新することもできる。

また、プラントの構成上、例えば配管情報等に基づき、理論的に、あるフィールド機器１間で設定値やプロセス値の変化に因果関係があれば、対応するタグ間には、その因果関係のレベルに応じた相関があるものと定めることができる。

さらに、あるフィールド機器間で時系列的に接近した操作がされ、あるいはイベントが発生した頻度が高ければ、そのタグ間の相関が大きいものと定めることができる。例えば、あるフィールド機器に対して特定の操作が実行された場合に、他のフィールド機器においてあるイベントが発生する頻度が高い場合には、これらのフィールド機器に対応するタグ間の相関は大きいものとされる。この場合、例えば、各フィールド機器１に対する操作や各フィールド機器１において発生したイベントの履歴を記録しておき、このような履歴に基づいて相関を算出できる。

タグ間の相関は、これら複数の方法を組み合わせて算出することもできる。タグ間の相関の定め方は任意であり、例示した以外の方法を用いることもできる。

また、タグ間の相関を規定するための処理はプラント監視装置２において実行してもよいし、他の装置で実行してもよい。

このように、タグ間の相関を２次元マップとして表示することにより、今まで気づかなかったタグ間の相関を視覚的に認識することができる。このため、プラント内の異常が検出されアラームが発生したような場合に、オペレータが容易に適切な対処方法を選択することを支援し、オペレータの誤操作を防止できる。また、特定のフィールド機器の設定値を変更したような場合にも、設定値変更の影響を容易に予測することが可能となるので、オペレータは設定値変更後の変化に容易に対応できる。

プラント内で異常が検出され、アラームが発生した場合、異常が検出された部位のタグを指し示すようにしてもよい。図３の例では、「タグ５」に起因してアラームが発生していることが、点滅表示や特定色による表示によって領域５１に示される。このように異常個所を示すことで、異常個所とともに、その異常個所に関連している操作すべきタグを容易に認識できる。また、アラームが発生した原因がどのタグにあるのかを容易に認識できる。このため、オペレータは、アラーム発生時に誤操作をすることなく、容易に適切な対応を選択することができる。

また、プラントの規模が大きく、多くのタグを有する場合には、アラーム発生時に異常個所を含む一部のマップのみを選択的に表示させてもよい。この場合には、アラームの対応に必要な部位のマップのみが分かりやすく表示されることになるので、オペレータはアラームの対応に容易に専念できる。

図４は、イベントの発生頻度をサーモグラフのような表示でマッピングする例を示している。

図４の例では、図３に示す表示にイベントの発生頻度を示すパターンを、イベントと関連するタグの位置に重ね合わせて表示することで、各タグに関連するイベントの発生頻度を示している。イベントの発生頻度はイベントの密集度に対応付けられた色や濃度として表現されている。例えば、図４における領域５２では、高い密集度でイベントが発生しているため、高い濃度のパターンが表示されている。

イベントはアラーム等、タグと関連するすべてのイベントを含むことができる。イベントの発生履歴を記録しておき、その履歴に基づいてイベントの発生頻度を抽出することにより、このような表示が可能となる。イベントの発生頻度の抽出処理は、プラント監視装置２において実行してもよいし、他の装置で実行してもよい。

このような表示を行うことにより、アラームを含むイベントがどの部位で多く発生しているかが視覚的に明らかにされる。このため、プラントのどの箇所で問題が多く発生しているか直感的に捉えることができ、フィールド機器ごとの問題に留まらず、プラント全体に関わる異常の検知、老朽化や設計上の不備等の分析が可能となる。また、タグ間の相関を示すマップ（図３）上にイベントの頻度を表示することで、アラーム等のイベントの発生原因を高い精度で究明できることになる。

イベントの発生頻度を示す表示は、図４に示すように、タグ間の相関を自動的に抽出して作成したマップ上に重ねて表示してもよいし、ユーザが作成したマップ上に重ねて表示してもよい。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、プラントの操作を支援するためのシステムないし方法に対し、広く適用することができる。

本発明による操作支援システムを機能的に示す図であり、（ａ）および（ｂ）は操作支援システムを機能的に示すブロック図。本実施形態の操作支援システムが適用されるプラント制御システムの構成を示すブロック図。本実施形態の操作支援システムにおけるモニタの表示画面を示す図。イベントの発生頻度をマッピング表示する例を示す図。

符号の説明

１０１相関抽出手段
１０２操作対象表示手段
１０３異常検出手段
１０５頻度取得手段
１０７操作対象表示手段
１０８頻度取得手段
１０９頻度表示手段

Claims

プラント操業における操作を支援する操作支援システムにおいて、
前記プラントの操作対象に対するユーザの手動操作を受け付ける受付手段と、
プラント操業に必要な前記操作対象間の相関を、前記受付手段で受け付けた前記操作対象群に対する前記手動操作の履歴および前記操作対象群の状態の履歴を用いて抽出する相関抽出手段と、
該相関抽出手段により抽出された操作対象間の相関の程度を反映させた表示のしかたによって、各操作対象を表示する操作対象表示手段と、
を備え、
前記相関抽出手段は、特定の操作対象に対する前記手動操作を行ったときに、他の操作対象の状態変化が起こる頻度が高いほど、前記特定の操作対象と前記他の操作対象との間の相関が高いものとみなすことを特徴とする操作支援システム。
前記操作対象表示手段は、相関の程度を各操作対象の表示位置によって示し、相関が大きいほど操作対象を接近させた位置に表示することを特徴とする請求項１に記載の操作支援システム。
プラント内の異常を検出する異常検出手段を備え、
前記操作対象表示手段は、前記異常検出手段により検出された異常と関連する操作対象を指し示す表示を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の操作支援システム。
プラント内の異常を検出する異常検出手段を備え、
前記操作対象表示手段は、前記異常検出手段により検出された異常と関連する操作対象を選択的に表示することを特徴とする請求項１または２に記載の操作支援システム。
各操作対象に関連したイベントの発生頻度を取得する頻度取得手段と、
前記頻度取得手段により取得されたイベントの発生頻度を、前記操作対象表示手段による表示に反映させる頻度表示手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の操作支援システム。
プラント操業における操作を支援する操作支援方法において、
前記プラントの操作対象に対するユーザの手動操作を受け付けるステップと、
プラント操業に必要な前記操作対象間の相関を、前記受け付けるステップで受け付けた前記操作対象群に対する前記手動操作の履歴および前記操作対象群の状態の履歴を用いて抽出するステップと、
前記相関を抽出するステップにより抽出された操作対象間の相関の程度を反映させた表示方法によって、各操作対象を表示するステップと、
を備え、
前記相関を抽出するステップでは、特定の操作対象に対する前記手動操作を行ったときに、他の操作対象の状態変化が起こる頻度が高いほど、前記特定の操作対象と前記他の操作対象との間の相関が高いものとみなすことを特徴とする操作支援方法。