JP4603971B2 - プロセス要因分析訓練システム - Google Patents

Description

本発明は、プロセス要因分析訓練システムに係り、特にプラントプロセス事象の因果関係を訓練生に習得させる手段に関する。

選定されたシナリオに基づくプラントの運転状態を各種計器，画面表示装置，記録計，警報器等の表示手段を通じて運転員に表示し、対応すべき操作を運転員に学習させるプラント運転訓練用シミュレータとしては、新たな訓練シナリオが選定されてシミュレータが初期状態に設定される度に、訓練内容が切り替わったことを示す表示を記録計チャート紙に記す切り替わり表示手段を備えた運転訓練用シミュレータが提案されている(例えば、特許文献１参照)。

また、制御対象のプロセスデータ間の関係を事前に把握して基本ルールとして記憶し、実際の制御対象から入力したプロセスデータの変動からこのプロセスデータに関して記憶されている基本ルールのみを抽出し、基本ルールに記述のプロセスデータの変化とトリガーとなったプロセスデータとからプロセスデータ間のより詳細な関連を知り、知識情報として記憶する知識情報生成システムも提案されている(例えば、特許文献２参照)。

特許第３１８０１７０号公報(第３，４頁 図１) 特許第２７８６２１８号公報(第６頁 図１)

プラント運転の自動化が進み、プラント設計手法が確立されつつある現在においては、経験豊富なベテランの運転員や設計者から新人にプラントプロセスに関する技術を伝承する機会が減少している。

その結果、次のような弊害が生じている。例えば、プラントにおいて通常運転を妨げる事象が発生した場合に経験豊富なベテラン運転員であれば、その不具合事象の要因を即座に思い浮かべて対応できる。しかし、新人の内から技術を伝承していない運転員では、即座に対応できず、プラントの運転を停止する重大事象に発展させる危険性がある。

また、経験豊富なベテラン設計者であれば、小さな設計上のミスも、その及ぼす影響の大きさを知っているので、見逃さないようになっている。これに対して、技術を伝承していない設計者では、小さなミスの重大さを認識できずに見逃してしまい、後になって重大な不具合に発展させる危険性がある。

プラント運転訓練用シミュレータを使用して運転員になされる訓練は、プラント不具合に素早く対応する上で有効である。しかし、プラント運転訓練用シミュレータは、基本的に監視制御装置を通しての訓練であり、実際のプラントで多くの経験を積んだベテラン運転員の不具合事象への対応力レベルまでは、プラント運転訓練用シミュレータでは到達できない。

ベテラン運転員の場合は、豊富な経験を通して多くのプラントプロセス事象が有機的に関係付けられており、ある事象が発生しても他の事象との因果関係が即座に思い浮かぶ。これに対して、プラント運転訓練用シミュレータのみで訓練された運転員の場合は、ある事象に対応するための最適手順の知識を獲得できても、複雑なプラントプロセス事象の因果関係に関する知識を獲得することは困難と考えられる。

また、新人の設計者は、本来、プラントプロセス事象の因果関係をすべて頭に入れた上でなければプラントの設計はできないはずであるが、既に確立したプラント設計を表面的にコピーするだけでも足りることがあるので、プラントプロセス事象の因果関係の知識を獲得できない。

本発明の課題は、新人や中堅の運転員や設計者が経験豊富なベテランの技術水準に短時間で効率的に追いつき、複雑なプラントプロセス事象の因果関係に関する知識を習得できるようにするプロセス要因分析訓練システムを提供することである。

本発明は、上記課題を解決するために、情報処理装置と記憶装置と入出力装置とを有してなり、前記記憶装置は、プラントプロセス事象の要因を順次解析して得られる各事象間の因果関係を、各事象にその事象の上位の要因となる他の事象の識別番号を順に追加した識別番号を付与して格納したプラントプロセス因果関係データベースを備え、前記情報処理装置は、前記プラントプロセス因果関係データベースを参照して各事象間の因果関係に関する問題を作成する問題作成手段を備え、前記入出力装置は、作成された問題を表示し訓練生に解答を入力させる手段を備え、前記情報処理装置は、前記入出力装置から入力された解答の正否を、前記プラントプロセス因果関係データベースを参照して判定して点数を付ける解答採点手段を備えてなるプロセス要因分析訓練システムを提案する。

訓練生名，出題問題，解答およびその正誤，解答年月日を含む訓練生データベースを備えた場合は、問題作成手段が、訓練生データベースを参照して、当該訓練生が未訓練の問題および過去に誤解答した問題を出題し、プラントプロセス事象の因果関係を漏れなく訓練生に習得させる。

問題作成手段は、事象の一つを示してその事象の要因となる事象を解答させる問題と、事象の一つを示してその事象が影響する他の事象を解答させる問題とを作成することができ、事象の一つを示してその事象と他の事象との因果関係を解答させる問題と、因果関係を示してその因果の要因となる事象またはその事象により影響を受ける他の事象を解答させる問題とを作成することもできる。

また、プラントプロセス事象に関する同義語データベースを備え、問題作成手段が選択形式問題と記述式問題とのいずれかを作成し、記述式問題を出題したときに、解答採点手段が同義語データベースを参照して解答の正否を判定するようにしてもよい。

いずれのプロセス要因分析訓練システムにおいても、プラントプロセス因果関係データベースは、各プロセス事象の要因となるプロセス事象の影響が波及する別のプロセス事象との関係、および、各プロセス事象の影響が波及するプロセス事象の要因となる別のプロセス事象との関係も含むことができる。

本発明によれば、新人や中堅の運転員や設計者が経験豊富なベテランの技術水準に短時間で効率的に追いつき、複雑なプラントプロセス事象の因果関係に関する知識を習得できるようにするプロセス要因分析訓練システムが得られる。

次に、図１〜図１０を参照して、本発明によるプロセス要因分析訓練システムの一実施例を説明する。

図１は、本発明によるプロセス要因分析訓練システムの全体構成を示すブロック図である。

本実施例のプロセス要因分析訓練システムは、データベースなどの記憶装置１０と、情報処理装置１４と、入出力装置１７と、プラント知識生成装置１８とからなる。

記憶装置１０は、プラントプロセス因果関係データベース１１と、訓練生データベース１２と、同義語データベース１３とを含んでいる。情報処理装置１４は、問題作成手段１５と解答採点手段１６とを含む。入出力装置１７は、表示画面とキーボードとマウスとを備え、表示画面を通して訓練生に問題を出題し、キーボードまたはマウスにより解答を入力させる。

プラント知識生成装置１８は、上記特許第２７８６２１８号の知識情報生成システムのような知識生成装置であり、実際のプラントで発生するプラントプロセス事象の因果関係の情報を生成する。その情報が新たな情報であれば、プラントプロセス因果関係データベース１１に追加される。

図２は、プラントプロセス因果関係データベース１１を作成する元となるプラントプロセス要因分析の一例を示す図である。

図２では、プラントプロセス事象の要因を１次要因と２次要因と分け、順次解析し、各要因の関係をツリー状に示している。

この場合、復水器真空低の事象２０１の１次要因として、循環水系統異常の事象２０３，シール系統異常の事象２０７などを列挙してある。事象２０１の２次要因として、事象２０３の要因である冷却水流量低下の事象２０５、事象２０７の要因である真空破壊弁全閉ＮＯＴの事象２０９およびグランド蒸気圧力低下の事象２１１などを例として挙げてある。

同様に、軸受振動大の事象２１５の要因を１次要因と２次要因とに分け、いくつかの事象の例を挙げてある。

プラントプロセス事象因果関係データベース１１を作成する際に、各プラントプロセス事象要因分析図ツリー中の各事象に関係を識別可能な番号を付ける。例えば、ツリーの元である復水器真空低の事象２０１には、番号２０２としてT0001を付与し、その１次要因である循環水系統異常の事象２０３には、事象２０１の番号２０２の後ろにA001を追加して、番号２０４としてT0001A001を付与する。また、事象２０１の１次要因の事象２０７には、番号２０８としてT0001A002を付与し、以下、事象２０１の１次要因の事象には、T0001A003から順に番号を付ける。

次に、事象２０１の２次要因の事象には、それぞれの上位にある１次要因事象の番号にB001、B002、B003と順に追加した番号を付ける。すなわち、事象２０１の１次要因の事象２０３には、T0001A001が付けられているので、その下位にある事象２０１の２次要因の事象２０５には、番号２０６としてT0001A001B001が付与される。また、事象２０９は、その上位の１次要因の事象２０７にT0001A002が付けられているので、番号２１０としてT0001A002B001が付与される。さらに、事象２１１は事象２０９に続き、番号２１２としてT0001A002B002が付与される。

ここで、ある事象がどの事象の要因となるかは、付与された番号に含まれる上位事象の番号によって認識できる。また、グランド蒸気圧力低下の事象２１１では、事象２０１の２次要因としてT0001A002B002の番号２１２が付与され、事象２１５の２次要因としてT0002A001B002の番号２２２が付与されているように、１つの事象が複数の事象の要因となることがある。

さらに、図２の例においては、事象２０１、事象２１５は、それらの要因のみを分析されているが、別の事象の要因となることもあり、多くの事象について要因分析のツリーを作成すればするほど、ツリー上に現れる各事象の因果関係は複雑に絡み合ってくる。

図３は、プラントプロセス因果関係データベースの一例を示す図である。

プラントプロセス因果関係データベース１１は、プラントプロセスの多くの事象について、図２のように要因を分析し、各事象の因果関係を識別するために付与した番号を事象毎にすべて集めたものである。

このプラントプロセス因果関係データベース１１によれば、各事象と因果関係を示す番号とを対応させ、各事象の関係を順次たどることができる。例えば、復水器真空低の持つ番号T0001を含む事象を抽出すれば、復水器真空低の要因となる事象を抽出できる。

また、例えば循環水系統異常の持つ番号T0001A001に含まれるT0001を番号として持つ復水器真空低の事象は、循環水系統異常の影響が波及する事象であるから、要因となる事象を抽出するだけではなく、影響が波及する事象を抽出することも可能である。

図４は、１つの事象を中心とした他の事象との因果関係の一例を示す図である。

ここでは、グランド蒸気圧低下の事象２１１を中心として、図３で示したようなプラントプロセス因果関係データベース１１を元に、要因となる事象との関係、および、影響が波及する事象との関係を再構築している。

図４のような関係図を初めから作成することは困難であり、しかも、プラントプロセス事象の１つ１つについて関係図を作成するには多大な時間と労力を要する。

これに対して、本発明のプラントプロセス因果関係データベース１１によれば、任意の事象について、他の事象との因果関係を容易に抽出できる。

また、図４では、真空破壊弁全閉ＮＯＴの事象２０９のように、事象２１１とは直接の因果関係はなくても、同じ事象２０７の要因であるという関係がある。この場合は、事象２０７を中心にすれば、その要因として事象２０９を抽出できる。このように、図３のようなプラントプロセス因果関係データベース１１によれば、ある事象と間接的に関係する事象までも容易に認識できる。

図５は、訓練生データベースの一例を示す図である。

訓練生データベース１２は、訓練生名５０、出題問題５１（事象の因果関係、出題形式）、訓練生の解答５２、訓練生の解答の正誤５３（○／×）、および訓練生が解答した年月日５４を含んでいる。

図６は、同義語データベースの一例を示す図である。

同義語データベース１３は、記述問題の解答中で使用された場合に同じ意味と解釈できる用語をまとめたものである。

図７は、本発明によるプロセス要因分析訓練システムにおける問題作成の第一段階として、１次の因果関係を問う問題作成の処理手順を示すフローチャートである。

問題作成の第一段階では、任意の事象と他の事象とが１次の因果関係となる問題をすべて選択問題として出題する。１次の因果関係とは、任意の事象と他の事象とのいずれかが、直接的に相手の要因となる関係か、直接的に影響を及ぼす関係にあることである。

図７のフローチャートの７０４，７０５にある「Ａn→Ｂm」では、Ａnの影響が波及する事象としてＢmを問うことになり、「Ａn←Ｂm」ではＡnの要因となる事象としてＢmを問うことになる。

図７の例では、選択問題は三択問題とし、プラントプロセス因果関係データベース１１を参照して、要因ではない事象または影響が波及しない事象を誤りの選択肢として抽出する。

図８は、図７の処理手順により作成される１次の因果関係を問う三択問題の一例を示す図である。

図９は、本発明によるプロセス要因分析訓練システムにおける問題作成の第二段階として、２次の因果関係を問う問題作成の処理手順を示すフローチャートである。

図７の例に示すようにして出題された１次の因果関係を任意に選択して、１次の因果関係の出題時とは逆方向にたどって、さらにそこからの要因となる事象または影響が波及する事象を選択して２次の因果関係を問う選択問題をすべて出題する。

図７および図９の問題作成の例では、因果関係の全体像の中で要素となる１次と２次の因果関係を網羅的に出題することを目的としている。

図１０は、因果関係を効果的に習得するために重要となる問題作成の処理手順を示すフローチャートである。

ここでは、訓練生データベース１２から正答できていない問題を抽出して、再度出題し、因果関係を確実に修得させる。

また、訓練生の頭の中に因果関係を想い描けているか否かを確認するために、記述式問題を出題し、同義語データベース１３を参照しながら、記述された解答を的確に採点する。ここでは、記述解答されない因果関係は、まだ訓練生の身についていないと判断し、選択問題形式で再度出題する。

さらに、単純な因果関係を問う記述式問題だけではなく、ある事象とは直接の因果関係はないが、同様の事象の要因や影響を受ける事象についても記述させ、プラントプロセス因果関係データベース１１を参照すれば、その関係を的確に採点できる。

プラントプロセス因果関係データベース１１を参照すれば、解答の採点時には、正否だけでなく、知識不足／適用誤り／表現力不足などを細かく判定し、訓練生に今後の学習方針を的確に指摘することもできる。

本発明によれば、ある事象の間接的な関係までも想い描けるようにして、因果関係の全体像を確実に修得させることができる。

本発明によるプロセス要因分析訓練システムの全体構成を示すブロック図である。 プラントプロセス因果関係データベースを作成する元となるプラントプロセス要因分析の一例を示す図である。 プラントプロセス因果関係データベースの一例を示す図である １つの事象を中心とした他の事象との因果関係の一例を示す図である。 訓練生データベースの一例を示す図である。 同義語データベースの一例を示す図である。 本発明によるプロセス要因分析訓練システムにおける問題作成の第一段階として、１次の因果関係を問う問題作成の処理手順を示すフローチャートである。 図７の処理手順により作成される１次の因果関係を問う三択問題の一例を示す図である。 問題作成の第二段階として、２次の因果関係を問う問題作成の処理手順を示すフローチャートである。 因果関係を効果的に習得するために重要となる問題作成の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 記憶装置
１１ プラントプロセス因果関係データベース
１２ 訓練生データベース
１３ 同義語データベース
１４ 情報処理装置
１５ 問題作成手段
１６ 解答採点手段
１７ 入出力装置
１８ プラント知識生成装置

Claims (8)

1. 情報処理装置と記憶装置と入出力装置とを有してなり、
   前記記憶装置は、プラントプロセス事象の要因を順次解析して得られる各事象間の因果関係を、各事象にその事象の上位の要因となる他の事象の識別番号を順に追加した識別番号を付与して格納したプラントプロセス因果関係データベースを備え、
   前記情報処理装置は、前記プラントプロセス因果関係データベースを参照して各事象間の因果関係に関する問題を作成する問題作成手段を備え、
   前記入出力装置は、作成された問題を表示し訓練生に解答を入力させる手段を備え、
   前記情報処理装置は、前記入出力装置から入力された解答の正否を、前記プラントプロセス因果関係データベースを参照して判定して点数を付ける解答採点手段を備えてなるプロセス要因分析訓練システム。
2. 請求項１に記載のプロセス要因分析訓練システムにおいて、
   さらに、実際のプラントで発生するプラントプロセス事象の因果関係の情報を生成するプラント知識生成装置を備えてなることを特徴とするプロセス要因分析訓練システム。
3. 請求項１に記載のプロセス要因分析訓練システムにおいて、
   前記記憶装置は、さらに、訓練生名，出題問題，解答およびその正誤，解答年月日を含む訓練生データベースを備え、
   前記問題作成手段は、前記訓練生データベースを参照して、当該訓練生が未訓練の問題および過去に誤解答した問題を出題することを特徴とするプロセス要因分析訓練システム。
4. 請求項２に記載のプロセス要因分析訓練システムにおいて、
   前記記憶装置は、さらに、訓練生名，出題問題，解答およびその正誤，解答年月日を含む訓練生データベースを備え、
   前記問題作成手段は、前記訓練生データベースを参照して、当該訓練生が未訓練の問題および過去に誤解答した問題を出題することを特徴とするプロセス要因分析訓練システム。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のプロセス要因分析訓練システムにおいて、
   前記問題作成手段は、前記事象の一つを示してその事象の要因となる事象を解答させる問題と、前記事象の一つを示してその事象が影響する他の事象を解答させる問題とを作成することを特徴とするプロセス要因分析訓練システム。
6. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のプロセス要因分析訓練システムにおいて、
   前記問題作成手段が、前記事象の一つを示してその事象と他の事象との因果関係を解答させる問題と、因果関係を示してその因果の要因となる事象またはその事象により影響を受ける他の事象を解答させる問題とを作成することを特徴とするプロセス要因分析訓練システム。
7. 請求項５または６に記載のプロセス要因分析訓練システムにおいて、
   前記記憶装置は、さらに、プラントプロセス事象に関する同義語データベースを備え、
   前記問題作成手段は、選択形式問題と記述式問題とのいずれかを作成し、
   前記解答採点手段は、前記問題作成手段が記述式問題を作成し、当該作成した記述式問題に対する解答が前記入出力装置から入力されたときに、前記同義語データベースを参照して解答の正否を判定することを特徴とするプロセス要因分析訓練システム。
8. 請求項１ないし７のいずれか一項に記載のプロセス要因分析訓練システムにおいて、
   前記プラントプロセス因果関係データベースは、各事象の要因となる事象の影響が波及する他の事象との関係、および、各事象の影響が波及する他の事象の要因となるさらに他の事象との関係も含むことを特徴とするプロセス要因分析訓練システム。

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