JP4871102B2 - プラント操業訓練システム - Google Patents
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Description
前記操作信号の入力及び前記警報信号の出力を行う入出力手段と、
訓練対象者に対して、前記プラントシミュレータを作動させた状態で前記入出力手段による前記プラントの操業訓練を行わせて、当該訓練対象者の熟練度を判定する熟練度判定手段とを備えたプラント操業訓練システムに関する。
即ち、実用的ではない又は危険が伴う操作等のように問題がある操作を行った場合でも、そのシミュレート結果の履歴が偶然に良くなって、その訓練対象者の熟練度が高いと誤判定してしまったり、逆に、実用的で且つ結果よりも安全を優先するような操作等のように望ましい操作を行った場合でも、そのシミュレート結果の履歴が偶然に悪くなって、その訓練対象者の熟練度が低いと誤判定されてしまう場合がある。
前記操作信号の入力及び前記警報信号の出力を行う入出力手段と、
訓練対象者に対して、前記プラントシミュレータを作動させた状態で前記入出力手段による前記プラントの操業訓練を行わせて、当該訓練対象者の熟練度を判定する熟練度判定手段とを備えたプラント操業訓練システムであって、その第1特徴構成は、前記入出力手段における前記操作信号と前記警報信号との入出力履歴を記録する入出力履歴記録手段を備え、
前記入出力履歴が、前記操作信号の入力頻度と前記警報信号の出力個数とであって、
前記熟練度判定手段が、前記訓練対象者による前記プラントの操業訓練時において前記入出力履歴記録手段で記録された前記入出力履歴の時系列データを訓練対象者入出力データとして生成し、予め登録してある基準入出力データに対する当該訓練対象者入出力データの類似度から前記訓練対象者の熟練度を判定する点にある。
そして、その訓練対象者入出力データが、高い熟練度の基準となる所定の基準入出力データに近似したものであるほど、その操業訓練時において訓練対象者が適切な状態で操作信号を入力し適切な状態で警報信号が出力されたと認められることから、上記熟練度判定手段により、上記基準入出力データに対する上記訓練対象者入出力データの類似度から判定した熟練度は、その訓練対象者の実際の熟練度を正確に示すものとなる。
従って、本発明により、プラントの操業訓練を行うにあたり、その訓練対象者の熟練度を正確に判定し得るプラント操業訓練システムを実現することができる。
また、上記熟練度判定手段において、上記入出力履歴記録手段により記録された操作信号の入力頻度の時系列データについて、基準入出力データとして基準となる操作信号の入力頻度の時系列データとの類似度を求めることにより、訓練対象者が正確な操作を安定して行っているか否かを認識することができる。また、上記熟練度判定手段において、上記入出力履歴記録手段により記録された警報信号の出力個数の時系列データについて、基準入出力データとして基準となる警報信号の出力個数の時系列データとの類似度を求めることにより、その訓練対象者の操作に対して、適切な状態でプラントの安全性が確保されているか否かを認識することができる。従って、熟練度判定手段により、訓練対象者によるプラントの操業訓練時における操作信号の入力頻度と警報信号の出力個数との時系列データである訓練対象者入出力データについて、高い熟練度の基準となる操作信号の入力頻度と警報信号の出力個数との時系列データである基準入出力データに対する類似度から、訓練対象者の熟練度を判定することで、訓練対象者が正確な操作を行って適切な状態でプラントの安全性が確保されているか否かを、当該熟練度として定量的に判定することができる。
前記熟練度に関する設定条件を満たす前記訓練対象者を前記熟練度データベースから抽出し、当該抽出した訓練対象者を前記プラントの操業者に決定する形態で、前記プラントの操業計画を行うプラント操業計画手段を備えた点にある。
そして、これまで説明してきたように、上記熟練度判定手段により判定し上記熟練度データベースに格納する熟練度は、訓練対象者の実際の熟練度を正確に示すものであるので、プラントの操業者の実際の熟練度のばらつきや、要求される熟練度に達していない者のプラントの操業などの問題を回避し、プラントの操業者の実際の熟練度を要求どおりとするようにプラントの操業計画を行うことができる。
図1に示すプラント操業訓練システム(以下、「本システム」と呼ぶ。)は、詳細については後述するが、操作信号Iに応じてプラントの状態をシミュレートし、当該プラントにおける警報信号Oを生成するプラントシミュレータ1と、操作信号Iの入力及び警報信号Oの出力を行う制御端末2と、訓練対象者8aや熟練者8b等の利用者8に対してプラントシミュレータ1を作動させた状態で制御端末2によるプラントの操業訓練を行わせるための訓練サーバ3と、プラントの操業計画を行う計画端末4等を、社内LANなどの通信ネットワーク7を介して互いにデータ通信可能な状態で接続してなる。
具体的に、プラントシミュレータ1は、実際のプラントにおける各種機器類をモデル化したプラントモデル11を有し、制御端末2から入力された操作信号に応じてプラントPの状態がどのような状態に遷移するかをシミュレートして、プラントPで出力される警報信号Oを含むプラントPの状態を認識可能な状態信号を生成するように構成されている。尚、かかるプラントシミュレータ1は、公知のプラントシミュレータの構成を適宜採用することできる。
一方、上記訓練サーバ3は、通信ネットワーク7を通じて通信可能な通常のサーバシステムからなり、上記制御端末2に対してプラントの操業訓練のための各種処理用画面を提供するように構成されている。
例えば、上記処理画面としては、プラントにおける各種機器の配置図や、ポンプやバルブなどの操作対象機器への操作信号Iの入力を支援するための操作画面や、流量計や圧力計などの計測機器の計測値を表示するための計測結果画面や、警報信号Oを出力するための警報画面等が設けられている。
更に、上記訓練サーバ3は、利用者8としての訓練対象者8aに対してプラントの操業訓練を行わせたときに、訓練対象者8aの熟練度を、例えば点数など定量的に判定する熟練度判定手段31として機能するように構成されており、更に、その熟練度判定手段31は、訓練対象者8aにプラントの操業訓練を行わせたときに上記入出力履歴記録手段22で記録された入出力履歴の時系列データを、訓練対象者入出力データとして生成するように構成されている。
即ち、この訓練対象者入力データは、訓練対象者8aがプラントの操業訓練を行っている間にプラントシミュレータ1から出力された警報信号Oの出力履歴の時系列データのみならず、同操業訓練を行っている間に訓練対象者8aが上記プラントシミュレータ1に入力した操作信号Iの入力履歴の時系列データをも反映したものとなる。
即ち、その訓練対象者入出力データDが、高い熟練度の基準となる所定の基準入出力データDstに近似したものであるほど、その操業訓練時において訓練対象者8aが適切な状態で操作信号Iを入力して適切な状態で警報信号Oが出力されたと認められることから、上記熟練度判定手段31により、上記基準入出力データDstに対する上記訓練対象者入出力データDの類似度から判定した熟練度は、その訓練対象者8aの実際の熟練度を正確に示すものとなる。
尚、この基準入出力データDstは、例えば図3に示すように、操作頻度については、継続して一定頻度以上の操作信号Iの入力が行われている状態となり、一方、警報個数については、時間が経過するのに伴って早い段階で極めて少ないものに低減されその状態が継続される状態となるものとされる。
尚、上記相関係数によるマッチング方法では、基準入出力データDstの観測データの標本平均と標本分散を、両データD,Dstに共通な母平均と母分散とみなして両データD,Dstの夫々の標準化を行い、その結果得られたデータの内積を類似度の指標とすることができる。また、別の上記相関係数によるマッチング方法では、基準入出力データDstの観測データの標本平均と標本分散を、両データD,Dstに共通な母平均と母分散とみなして計算した相関係数を類似度の指標とすることもできる。
一方、上記ユークリッドノルムによるマッチング方法では、訓練対象者入出力データD上の点で基準入出力データDst上の点とについて、それら2点間の距離をユークリッドノルムとして単位時間毎に求め、それらのユークリッドノルムの平均が0に近いほど類似度が高いと評価することができる。
尚、上記マッチング方法としては、隠れマルコフモデルを用いた方法など別の方法を採用しても構わない。
そして、図1に示すように、訓練サーバ3は、利用者8としての上記熟練者8bにプラントの操業訓練を行わせたときに上記入出力履歴記録手段22で記録された入出力履歴の時系列データを熟練者入出力データとして生成し、その熟練者入出力データを自動的に上記基準入出力データDstとして登録する基準入出力データ登録手段32として機能するように構成されている。
尚、このプラントの操業訓練で使用したプラントシミュレータ1は、図4に示すように、LNG供給プラント100をモデル化したプラントモデル11を有するものとして構成されている。
即ち、このLNG供給プラント100は、LNG(液化天然ガス)を貯蔵するLNGタンク101、そのLNGタンク101からLNGを払い出すためのポンプ102、そのポンプ102から払い出されたLNGを海水等との熱交換により気化して供給先に供給される都市ガスとする気化器103、及び、各部のLNGや都市ガスの流量や圧力等を検知する計器類(図示せず)等の各種機器類を備えて構成されている。
また、このLNG供給プラント100では、複数の主ポンプ102aと少なくとも1つの予備ポンプ102bとからなる複数のポンプ102を並設している。そして、これら複数の主ポンプ102aについては、払出し流量及び圧力が目標値となるように運転台数の制御が行われており、また、上記予備ポンプ102bについては、上記主ポンプ102aの少なくとも1つが異常停止する所謂ポンプトリップが発生した場合に、そのポンプ102aの代わりに起動される。
〔熟練者の対処方法〕
1)ポンプトリップ発生直後に、運転中の他の主ポンプ102aの吐出量を適量分瞬時に増加させることで、払出し流量及び払出し圧力の低下を一時的に抑制する。
2)ポンプトリップ発生から15秒後に、予備ポンプ102bを起動させる。
3)起動した予備ポンプ102bの吐出量の目標値を瞬時に増量させるとともに、上記1)で一時的に増加した主ポンプ102aの吐出量を元に戻す。
4)気化器103の出口側圧力を監視しながら、その出口側圧力が設定範囲内に収まるように、上記主ポンプ102aの吐出量を微調整する。
〔訓練対象者の対処方法〕
1)ポンプトリップ発生直後に、予備ポンプ102bを起動させる。
2)運転中の他の主ポンプ102aの吐出量を、例えば2.5分経過した時点で適量となる程度に、徐々に増加させる。
3)気化器103の出口側圧力を監視しながら、その出口側圧力が設定範囲内に収まるように、上記主ポンプ102a及び予備ポンプ102bの吐出量を微調整する。
尚、この図2に示す訓練対象者入出力データDは、上記基準入出力データDst(図3)と比較して、操作頻度については継続しているものの少なく推移しており、一方、警報個数については、低減が見られるもののその低減量が不十分である。よって、訓練対象者8aの熟練度、上記操作頻度が少なく推移している点による減点、及び、警報個数の低減量が不十分である点による減点が反映されたものとして評価されることになる。
図1に示すように、訓練サーバ3は、複数の訓練対象者8aの夫々に対してプラントの操業訓練を行わせるにあたり、熟練度判定手段31により判定した夫々の訓練対象者8aの熟練度を、訓練対象者8aの識別情報に関連付けて、訓練サーバ3等のコンピュータシステムが備える1又は2以上の不揮発性記憶装置に割り付けられた熟練度データベース(以下、「熟練度DB」と略称する。)50に格納するように構成されている。
即ち、熟練度DB50は、熟練度判定手段31で判定した熟練度を訓練対象者8aに関連付けて格納するものとして構成されている。
21:入出力手段
22:入出力履歴記録手段
31:熟練度判定手段
32:基準入出力データ登録手段
41:プラント操業計画手段
50:熟練度データベース
Claims (4)
- 操作信号に応じてプラントの状態をシミュレートし、当該プラントにおける警報信号を生成するプラントシミュレータと、
前記操作信号の入力及び前記警報信号の出力を行う入出力手段と、
訓練対象者に対して、前記プラントシミュレータを作動させた状態で前記入出力手段による前記プラントの操業訓練を行わせて、当該訓練対象者の熟練度を判定する熟練度判定手段とを備えたプラント操業訓練システムであって、
前記入出力手段における前記操作信号と前記警報信号との入出力履歴を記録する入出力履歴記録手段を備え、
前記入出力履歴が、前記操作信号の入力頻度と前記警報信号の出力個数とであって、
前記熟練度判定手段が、前記訓練対象者による前記プラントの操業訓練時において前記入出力履歴記録手段で記録された前記入出力履歴の時系列データを訓練対象者入出力データとして生成し、予め登録してある基準入出力データに対する当該訓練対象者入出力データの類似度から前記訓練対象者の熟練度を判定するプラント操業訓練システム。 - 熟練者による前記プラントの操業訓練時において前記入出力履歴記録手段で記録された前記入出力履歴の時系列データを熟練者入出力データとして生成し、当該熟練者入出力データを前記基準入出力データとして登録する基準入出力データ登録手段を備えた請求項1に記載のプラント操業訓練システム。
- 前記基準入出力データが、
前記操作信号の入力頻度については、継続して一定頻度以上の入力が行われている状態であり、
前記警報信号の出力個数については、時間の経過に伴って早い段階で低減されその状態が継続される状態となるものである請求項1又は2に記載のプラント操業訓練システム。 - 前記熟練度判定手段で判定した熟練度を前記訓練対象者に関連付けて格納する熟練度データベースを備え、
前記熟練度に関する設定条件を満たす前記訓練対象者を前記熟練度データベースから抽出し、当該抽出した訓練対象者を前記プラントの操業者に決定する形態で、前記プラントの操業計画を行うプラント操業計画手段を備えた請求項1〜3のいずれか一項に記載のプラント操業訓練システム。
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