JP6156244B2 - 操業支援装置 - Google Patents

Description

この発明は、製造プラントにおいて操業を支援するための操業支援装置に関する。

自動制御が行われる製造プラントでは、従来から、操業従事者を支援する種々の方法が提案されている。例えば、過去の操業事例データから様々なアルゴリズムを介して次の操業を決定し、その決定した内容をガイダンスすることが行われる。特許文献１には、今後どのように操業に係る設備機器の操作を行っていけば良いのかをガイダンスする装置が記載されている。

特開２００９−２６５６９７号公報

製造プラントでは、自動制御が行われている時に操業従事者による手動介入が行われることがある。従来は、定常的な操業における次作業のガイダンスを行うことに主眼が置かれ、操業従事者が手動介入する際に適切なガイダンスを行うことができなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされた。この発明の目的は、自動制御が行われる製造プラントにおいて、操業従事者が手動介入する際に適切なガイダンスを行うことができる操業支援装置を提供することである。

この発明に係る操業支援装置は、自動制御が行われる製造プラントで操業を支援するための操業支援装置であって、表示装置と、表示装置の表示を制御する監視制御装置と、監視制御装置に接続された入力装置と、を備える。監視制御装置は、手動介入を行うことが可能な機器の情報を表示装置に表示させる第１表示制御手段と、第１表示制御手段によって表示装置に表示された画面から入力装置を使用して機器が選択されると、その選択された機器に対して行うことが可能な手動介入の操作内容を表示装置に表示させる第２表示制御手段と、第１表示制御手段によって表示装置に表示された画面から入力装置を使用して機器が選択されると、その選択された機器に対して手動介入を行う時の注意事項と過去に行われた手動介入の操作履歴とを表示装置に表示させる第３表示制御手段と、手動介入を行う旨の情報を入力装置を使用して入力させるための画面を表示装置に表示させる第４表示制御手段と、製造プラントで行われる工程の情報を表示装置に表示させる第５表示制御手段と、を備える。第４表示制御手段は、第５表示制御手段によって表示装置に表示された画面から入力装置を使用して工程が選択された場合にのみ、手動介入を行う旨の情報を入力装置を使用して入力させるための画面を表示装置に表示させる。第１表示制御手段は、第４表示制御手段によって表示装置に表示された画面から手動介入を行う旨の情報が入力装置を使用して入力された場合にのみ、その選択された工程において手動介入を行うことが可能な機器の情報を表示装置に表示させる。

この発明によれば、自動制御が行われる製造プラントにおいて、操業従事者が手動介入する際に適切なガイダンスを行うことができる。

この発明の実施の形態１における操業支援装置を備えた製造プラントの構成を示す図である。 製造プラントの一例を示す図である。 監視画面の一例を示す図である。

添付の図面を参照し、本発明を詳細に説明する。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。各図では、同一又は相当する部分に、同一の符号を付している。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における操業支援装置を備えた製造プラントの構成を示す図である。

製造プラントは、現場の機器１、制御装置２、監視装置３を備える。
機器１は、ある製品を製造するために使用される装置である。ここで言う製品とは、製品の途中の段階のもの（半製品）を含む。制御装置２は、機器１を制御する。制御装置２は、機器１とケーブル等によって接続される。制御装置２は、機器１に対して動作指令を出力し、機器１を動作させる。また、制御装置２は、機器１から動作及び／或いは状態に関する情報を受信する。

監視装置３は、操業従事者が操業を監視するための装置である。監視装置３は、制御ＬＡＮ４を介して制御装置２に接続される。監視装置３は、制御装置２と双方向通信を行う。図１には、３台の制御装置２と３台の監視装置３とが制御ＬＡＮ４に接続されている場合を一例として示している。製造プラントに備えられる制御装置２の台数と監視装置３の台数とは、プラントの規模に応じて適宜設定される。

製造プラントでは、自動制御が行われる。自動制御とは、製品を製造するために、予め設定されたプログラム通りに機器１を動作させる制御である。自動制御を開始するための指令は、監視装置３から出力される。制御装置２は、自動制御を開始するための指令を監視装置３から受信すると、機器１を所定のプログラム通りに動作させる。

図２は製造プラントの一例を示す図である。図２では、製造プラントにおいて自動制御が行われる範囲を点線で囲んで示している。具体的に、図２は、原料と添加物とを混合して製品Ａ及び製品Ｂを製造するプラントを示す。

原料タンク５は、原料が入れられたタンクである。添加物タンク６は、添加物が入れられたタンクである。原料タンク５からの原料と添加物タンク６からの添加物とは、ミキサ７によって混合される。原料タンク５とミキサ７との間は配管８によって接続され、配管８の途中にバルブ９とポンプ１０とが設けられる。バルブ９及びポンプ１０は、制御装置２からの動作指令によって動作される。また、添加物タンク６とミキサ７との間は配管１１によって接続される。配管１１に設けられたバルブ１２及びポンプ１３も、制御装置２からの動作指令によって動作される。

原料タンク５に、吸気用のバルブ１４が設けられる。バルブ１４は、制御装置２からの動作指令によって動作される。

製品タンク１５は、製品Ａが入れられたタンクである。製品Ａは、原料と添加物とが混ぜられることによって製造される。即ち、ミキサ７において出来上がった製品Ａは、製品タンク１５に移送される。製品タンク１６は、製品Ｂが入れられたタンクである。製品Ｂは、原料と添加物とが混ぜられることによって製造される。即ち、ミキサ７において出来上がった製品Ｂは、製品タンク１６に移送される。ミキサ７と製品タンク１５との間は配管１７によって接続される。配管１７の途中に設けられたバルブ１８は、制御装置２からの動作指令によって動作される。また、ミキサ７と製品タンク１６との間は配管１９によって接続される。配管１９の途中に設けられたバルブ２０は、制御装置２からの動作指令によって動作される。

監視装置３は、例えば、監視制御装置２１、表示装置２２及び入力装置２３を備える。
表示装置２２は、例えば、液晶モニタからなる。表示装置２２は、監視制御装置２１に接続される。入力装置２３は、例えば、マウス及びキーボードからなる。入力装置２３は、監視制御装置２１に接続される。表示装置２２に、監視画面が表示される。操業従事者は、表示装置２２に表示される監視画面から入力装置２３を使用して種々の情報を入力する。例えば、操業従事者は、表示装置２２に表示される監視画面から自動制御を開始する旨の情報を入力する。操業が開始されると、操業従事者は、表示装置２２に表示される監視画面を見て、操業を監視する。また、操業従事者は、必要に応じて、表示装置２２に表示される監視画面から機器１に対する手動介入を行う。操業従事者は、入力装置２３を操作することにより、手動介入を行うための情報を入力する。

監視制御装置２１は、ハードウェア資源として、例えば入出力インターフェースとＣＰＵと記憶装置２４とを含む回路を備える。記憶装置２４は、例えば、大容量のハードディスクを含む。監視制御装置２１は、種々の機能を有する。例えば、監視制御装置２１は、表示装置２２の表示を制御する。また、監視制御装置２１は、制御装置２に対して、機器１を動作及び停止させるための指令を出力する。監視制御装置２１は、記憶装置２４に記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することにより、上述した各機能を実現する。監視制御装置２１が有する各機能の一部又は全部をハードウェアによって実現しても良い。

次に、図３も参照し、監視装置３が備える各機能について具体的に説明する。図３は監視画面の一例を示す図である。

上述したように、操業従事者は、表示装置２２に表示される監視画面から自動制御を開始する旨の情報を入力する。なお、図３に示す監視画面は、操業従事者が実際に手動介入を行う時のものである。自動制御状態表示画面２５は、自動制御が開始される前から表示装置２２に表示される。一方、工程操作画面２６、機器操作画面２７及び手動介入ガイダンス画面２８は、自動制御が開始される前は表示装置２２に表示されない。符号２６〜２８に示す各画面は、自動制御が開始された後に必要に応じて表示装置２２に表示される。各画面２５〜２８の表示は、監視制御装置２１によって制御される。

自動制御状態表示画面２５には、製造プラントで自動制御が行われる各工程の情報が含まれる。また、自動制御状態表示画面２５には、各工程の状態を示す情報が含まれる。自動制御が開始される前の各工程の状態は「待機中」である。操業従事者は、自動制御状態表示画面２５から入力装置２３を使用して自動制御を開始させる工程の情報を入力する。例えば、製造工程Ａを行いたい場合、操業従事者は、マウスを使用して「製造工程Ａ」が表示されたボタン２５ａを選択する。

ボタン２５ａが選択されると、表示装置２２に工程操作画面２６が表示される。工程操作画面２６は、自動制御を行う旨の情報と手動介入を行う旨の情報とを操業従事者が入力装置２３を使用して入力するための画面である。記憶装置２４に、製造プラントで実施される工程毎の工程操作画面２６が予め記憶される。監視制御装置２１は、操業従事者が自動制御状態表示画面２５から入力装置２３を使用してある工程を選択すると、その選択された工程の工程操作画面２６を表示装置２２に表示させる。例えば、「製造工程Ａ」が表示されたボタン２５ａが選択されると、監視制御装置２１は、製造工程Ａに対応する工程操作画面２６を表示装置２２に表示させる。操業従事者は、工程操作画面２６から入力装置２３を使用して、自動制御を開始させる旨の情報を入力する。例えば、操業従事者は、マウスを使用して実行ボタン２６ａを選択する。

実行ボタン２６ａが選択されると、監視制御装置２１は、製造工程Ａの自動制御を開始するための指令を制御装置２に出力する。制御装置２は、上記指令を受信すると、製造工程Ａの自動制御を開始する。また、実行ボタン２６ａが選択されると、監視制御装置２１は、自動制御状態表示画面２５の表示を変更し、製造工程Ａの状態を「実行中」にする。

自動制御が行われている間、制御装置２は、機器１から動作及び／或いは状態に関する情報を受信する。制御装置２は、受信した機器１に関する情報を監視制御装置２１に送信する。監視制御装置２１は、制御装置２から機器１に関する情報を受信すると、現在動作中の機器１が分かるように監視画面の表示を変更する。例えば、監視制御装置２１は、監視画面に表示されている機器１の色を変更し、監視画面を見た操業従事者がその機器１が動作中であることを認識できるようにする。

工程操作画面２６に備えられた手動操作ボタン２６ｂは、操業従事者が手動介入を行うためのボタンである。自動制御が開始されると、操業従事者は、監視画面を見て操業を監視する。操業従事者は、監視中に製造プラントの異常状態を発見すると、手動介入を行って異常状態の解消を試みる。手動介入を行う場合、操業従事者は、工程操作画面２６から入力装置２３を使用して、手動介入を行う旨の情報を入力する。例えば、操業従事者は、マウスを使用して手動操作ボタン２６ｂを選択する。

手動操作ボタン２６ｂが選択されると、監視制御装置２１は、手動介入を行うことが可能な機器１の情報を表示装置２２に表示させる。操業従事者は、監視画面から入力装置２３を使用して、手動介入を行う機器１の情報を入力する。例えば、操業従事者は、マウスを使用して、監視画面に表示されている機器１を選択する。図３は、手動介入を行う機器１として吸気用のバルブ１４が選択された場合を一例として示している。

監視画面には、製造プラントに備えられた各機器１が表示されている。手動操作ボタン２６ｂが選択される前は、入力装置２３を使用しても、手動介入を行う機器１を選択できない。監視制御装置２１は、手動操作ボタン２６ｂが選択された場合のみ、現在自動制御が行われている工程において手動介入を行うことが可能な機器１の情報を表示装置２２に表示させる。例えば、監視制御装置２１は、監視画面に表示されている機器１の色を変更し、監視画面を見た操業従事者が手動介入を行うことができる機器１であることを認識できるようにする。なお、監視画面の表示そのものは変更せず、入力装置２３を使用して選択可能な状態にするだけでも良い。

また、現在自動制御が行われている工程に関連しない機器１については、手動操作ボタン２６ｂが選択されても手動介入を行う機器１として選択することはできない。例えば、原料タンク洗浄工程では、ポンプ１３は動作されない。原料タンク洗浄工程の工程操作画面２６から手動介入を行う旨の情報を入力しても、ポンプ１３を手動介入を行う機器１として選択することはできない。このような機能を実現するため、記憶装置２４には、手動介入を行うことが可能な機器１の情報が製造プラントで実施される工程毎に予め記憶されている。

手動介入を行う機器１としてバルブ１４が選択されると、表示装置２２に機器操作画面２７が表示される。機器操作画面２７は、手動介入の操作内容を操業従事者が入力装置２３を使用して入力するための画面である。記憶装置２４に、製造プラントに備えられた機器１毎の機器操作画面２７が予め記憶されている。監視制御装置２１は、手動介入を行う機器１が選択されると、その選択された機器１の機器操作画面２７を表示装置２２に表示させる。例えば、手動介入を行う機器１としてバルブ１４が選択されると、監視制御装置２１は、開ボタン２７ａと閉ボタン２７ｂとを備えた機器操作画面２７を表示装置２２に表示させる。

また、手動介入を行う機器１としてバルブ１４が選択されると、表示装置２２に手動介入ガイダンス画面２８が表示される。手動介入ガイダンス画面２８は、手動介入を行う操業従事者に対して有益な情報を提供するための画面である。手動介入ガイダンス画面２８には、例えば、機器１に対して手動介入を行う時の注意事項２８ａと機器１に対して過去に行われた手動介入の操作履歴２８ｂとが含まれる。記憶装置２４に、製造プラントに備えられた機器１毎の手動介入ガイダンス画面２８が予め記憶されている。監視制御装置２１は、手動介入を行う機器１が選択されると、その選択された機器１の手動介入ガイダンス画面２８を表示装置２２に表示させる。

操業従事者は、手動介入ガイダンス画面２８の注意事項２８ａを見ることにより、どのようなことに注意して手動介入を行うべきかを知ることができる。操作履歴２８ｂには、例えば、手動介入が行われた年月日及び時刻の情報と具体的な操作の情報とが含まれる。操業従事者は、手動介入ガイダンス画面２８の操作履歴２８ｂを見ることにより、過去にどのような操作が行われたのかを知ることができる。手動介入ガイダンス画面２８にスクロールバー２８ｃを含めることにより、多くの情報を操業従事者に提供することが可能となる。

操業従事者は、手動介入ガイダンス画面２８の表示内容を確認した後、機器操作画面２７から入力装置２３を使用して手動介入を実行する。例えば、操業従事者は、マウスを使用して開ボタン２７ａを選択する。これにより、バルブ１４が開方向に開く。

機器操作画面２７から手動介入の操作内容が入力されると、監視制御装置２１は、記憶装置２４に記憶されている操作履歴を更新し、入力された手動介入の操作内容を新規履歴として記憶装置２４に記憶させる。例えば、監視制御装置２１は、開ボタン２７ａが選択されると、年月日及び時刻の情報を手動介入ガイダンス画面２８に自動的に表示させる。操業従事者は、入力装置２３を使用して備考欄２８ｄに任意の情報を入力することができる。操業従事者が備考欄２８ｄに情報を入力して登録ボタン２８ｅを選択すると、新たな操作履歴が記憶装置２４に記憶される。

なお、入力装置２３を使用して注意事項２８ａの内容を変更できるように構成しても良い。

上記構成を有する操業支援装置であれば、自動制御が行われる製造プラントにおいて、操業従事者が手動介入する際に適切なガイダンスを行うことができる。

また、ＵＳＢメモリといった外部記憶装置２９を監視制御装置２１に接続可能に構成しても良い。これにより、記憶装置２４に記憶されている注意事項２８ａ及び操作履歴２８ｂを外部記憶装置２９に記憶させることができる。例えば、監視制御装置２１は、入力装置２３を使用して出力ボタン２８ｆが操作されると、選択された情報をテキストデータとして外部記憶装置２９に出力する。操業従事者は、外部記憶装置２９に記憶させた最新情報に基づいて、手動介入の解析を行うことができる。また、その解析結果を自動制御に反映させることが可能となる。

本実施の形態の説明では、操業従事者が自動制御状態表示画面２５から工程を選択した場合にのみ、その選択された工程の工程操作画面２６を表示装置２２に表示させた。操作性及び視認性が多少悪化しても良いのであれば、工程操作画面２６を表示装置２２に常に表示させておいても良い。

本実施の形態の説明では、工程操作画面２６から手動介入を行う旨の情報を入力した場合にのみ、手動介入を行うことが可能な機器１の情報を表示装置２２に表示させた。操作性及び視認性が多少悪化しても良いのであれば、手動介入を行うことが可能な機器１の情報を表示装置２２に常に表示させておいても良い。

本実施の形態では、自動制御においてバルブ及びポンプを動作させる場合について具体的な説明を行った。これは単に一例を示したものである。現場の機器１として、モータ或いはブロア等が製造プラントに備えられていても良い。

１ 機器、 ２ 制御装置、 ３ 監視装置、 ４ 制御ＬＡＮ、 ５ 原料タンク、 ６ 添加物タンク、 ７ ミキサ、 ８ 配管、 ９ バルブ、 １０ ポンプ、 １１ 配管、 １２ バルブ、 １３ ポンプ、 １４ バルブ、 １５ 製品タンク、 １６ 製品タンク、 １７ 配管、 １８ バルブ、 １９ 配管、 ２０ バルブ、 ２１ 監視制御装置、 ２２ 表示装置、 ２３ 入力装置、 ２４ 記憶装置、 ２５ 自動制御状態表示画面、 ２６ 工程操作画面、 ２７ 機器操作画面、 ２８ 手動介入ガイダンス画面、 ２９ 外部記憶装置

Claims (2)

1. 自動制御が行われる製造プラントで操業を支援するための操業支援装置であって、
   表示装置と、
   前記表示装置の表示を制御する監視制御装置と、
   前記監視制御装置に接続された入力装置と、
   を備え、
   前記監視制御装置は、
   手動介入を行うことが可能な機器の情報を前記表示装置に表示させる第１表示制御手段と、
   前記第１表示制御手段によって前記表示装置に表示された画面から前記入力装置を使用して機器が選択されると、その選択された機器に対して行うことが可能な手動介入の操作内容を前記表示装置に表示させる第２表示制御手段と、
   前記第１表示制御手段によって前記表示装置に表示された画面から前記入力装置を使用して機器が選択されると、その選択された機器に対して手動介入を行う時の注意事項と過去に行われた手動介入の操作履歴とを前記表示装置に表示させる第３表示制御手段と、
   手動介入を行う旨の情報を前記入力装置を使用して入力させるための画面を前記表示装置に表示させる第４表示制御手段と、
   前記製造プラントで行われる工程の情報を前記表示装置に表示させる第５表示制御手段と、
   を備え、
   前記第４表示制御手段は、前記第５表示制御手段によって前記表示装置に表示された画面から前記入力装置を使用して工程が選択された場合にのみ、手動介入を行う旨の情報を前記入力装置を使用して入力させるための画面を前記表示装置に表示させ、
   前記第１表示制御手段は、前記第４表示制御手段によって前記表示装置に表示された画面から手動介入を行う旨の情報が前記入力装置を使用して入力された場合にのみ、その選択された工程において手動介入を行うことが可能な機器の情報を前記表示装置に表示させる操業支援装置。
2. 前記監視制御装置は、
   手動介入を行うことが可能な各機器について、手動介入を行う時の注意事項と過去に行われた手動介入の操作履歴とが記憶された記憶装置と、
   前記第２表示制御手段によって前記表示装置に表示された画面から前記入力装置を使用して手動介入の操作内容が入力されると、その入力された手動介入の操作内容を新規履歴として前記記憶装置に記憶させる登録手段と、
   を更に備えた請求項１に記載の操業支援装置。

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