JP6327235B2 - イベント解析装置、イベント解析システム、イベント解析方法、およびイベント解析プログラム - Google Patents
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Description
(第1の実施形態)
本発明では、オペレータによる制御システムの操作履歴などを示すイベントログから、オペレータの操作の意図や操作方法を抽出する。
一般的に、オペレータは、流量や圧力などのプロセス値を増減させるために、SV(Set Variable;目標値)やMV(Manipulated Variable;操作量)などを増減させる。また、流量や圧力などの値を一定に保つために、プロセス値を微調整するなどの操作を行う。すなわち、オペレータの操作の意図は、ターゲットとなるプロセス値を増加、減少、または安定させることにある。本発明においては、このオペレータの操作の意図を抽出する。
そこで本発明では、複数の操作のイベントログをまとめることによって、操作方法を示す「基本単位操作」を定義する。また、本発明では、複数の基本単位操作をまとめることによって、操作の意図を表す「単位操作」を定義する。
また、基本単位操作として、「ランピング(増加)」、「ランピング(減少)」、「微調整」、「設定変更(増加)」、または「設定変更(減少)」の5種類のいずれかが定義される。
また、「設定変更」とは、一度の操作で値を大きく変化させる変更である。ランピングの場合と同様に、SV値やMV値などを増加させるための設定変更操作は「設定変更+」、SV値やMV値などを減少させるための設定変更操作は「設定変更−」と表記することとする。
単位操作は、基本単位操作よりも抽象度が高い操作である。したがって、イベントログの解析処理においては、まずイベントログから基本単位操作を抽出し、次に、抽出した基本単位操作から単位操作を抽出するように、2段階の抽出処理が行われる。
次に、第1の実施形態に係るイベント解析システム1の構成について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析システムおよびイベント解析装置の機能構成を示すブロック図である。
第1の実施形態に係るイベント解析システム1は、イベント解析装置10と、イベントログデータベース11と、解析結果データベース12と、表示装置13と、制御システム14と、ヒストリアン15とを含んで構成される。
また、イベント解析装置10は、イベントログテーブルに記録されているイベントログに対して、イベントの分類、イベントの件数の集計、および基本単位操作や基本単位操作の抽出などの解析処理を行う。そして、イベント解析装置10は、その解析結果を、解析結果データベース12に格納された基本単位操作テーブルおよび単位操作テーブルに記録する。
また、イベント解析装置10は、上記の解析結果を、表やグラフなどの形式に変換することによって視覚化し、表示装置13に表示させる。
イベント解析装置10は、コンピュータ装置、例えば、パーソナルコンピュータまたは汎用コンピュータなどを含んで構成される。
イベントログデータベース11は、記憶媒体、例えば、HDD(Hard Disc Drive;ハードディスクドライブ)を含んで構成される。
解析結果データベース12は、基本単位操作テーブルおよび単位操作テーブルを格納するデータベースである。基本単位操作テーブルおよび単位操作テーブルには、イベント解析装置10によるイベントログの解析結果を示す解析結果データが記録される。
解析結果データベース12は、記憶媒体、例えば、HDDを含んで構成される。
ヒストリアン15は、制御システム14において生成される膨大な制御データ(イベントログ)を自動収集し、長期保存することを目的としたデータベースを含む装置である。ヒストリアン15は、記憶媒体、例えば、HDDを含んで構成される。
次に、第1の実施形態に係るイベント解析装置10の構成について、引き続き図1を参照しながら説明する。
イベント解析装置10は、イベント収集部101と、イベント保存部102と、イベント解析部103と、解析結果出力部104とを含んで構成される。
また、イベント解析部103は、基本単位操作解析部1031と、単位操作解析部1032とを含んで構成される。
イベント保存部102は、イベント収集部101から入力されたイベントログデータを、イベントログデータベース11に格納されたイベントログテーブルに記録する。
図2は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析システムのイベントログデータベースが記憶するイベントログテーブルの一例を示す図である。
図示するように、イベントログテーブルは、「イベントID」、「日時」、「タグ名」「操作種類」、「前回値」、および「現在値」の6つのデータ項目の列が含まれる2次元の表形式のテーブルである。
イベントログテーブルに含まれる各行が、それぞれ1つのイベントログデータである。
「日時」の項目には、制御システム14においてそれぞれのイベントが発生した発生時刻(すなわち、イベントログが生成された日時)を示す値が格納される。
「タグ名」の項目には、制御システム14が複数存在する場合に、イベントログを生成した制御システム14を一意に識別するための機器識別子(タグ)を示す値が格納される。
「操作種類」の項目には、オペレータによって行われた操作の種類を表す識別子を示す値が格納される。
「前回値」の項目には、オペレータによって設定値の変更操作が行われる前の設定値(前回値)を示す値が格納される。
「現在値」の項目には、オペレータによって設定値の変更操作が行われる後の設定値(現在値)を示す値が格納される。
なお、上述したイベントログテーブルの形式(フォーマット)はあくまで一例であり、この形式に限られるものではない。
続いて、図2に示した2件目のイベントログデータは、オペレータが、「2015年8月21日10時00分10秒」に、機器「TAG1」に対して、「MV(操作量)」の設定値を、「25.0(%)」から「30.0(%)」へ変更したことを表す。
イベント解析部103は、2段階に分けてイベントログデータからユーザが理解しやすい操作を抽出する。
まず、第1段階では、イベント解析部103は、イベントログをまとめて、操作方法を示す「基本単位操作」を抽出する。次に、第2段階では、イベント解析部103は、当該基本単位操作をまとめて、オペレータの操作の意図を示す「単位操作」を抽出する。これらの抽出処理は、それぞれイベント解析部103が備える基本単位操作解析部1031および単位操作解析部1032によって行われる。
基本単位操作解析部1031は、同一機器かつ同種類の操作種類であるイベントログ群(すなわち、イベントログデータベース11に格納されたイベントログテーブルにおいて、「タグ名」の項目の値が同一、かつ「操作種類」の項目の値が同一であるイベントログデータ群)を抽出し、設定値の変化傾向および時間的な連続性に基づいて、基本単位操作を抽出する。
基本単位操作解析部1031は、抽出した基本単位操作を示すデータ(以下、基本単位操作データと称する)を、解析結果データベース12に格納された基本単位操作テーブルに記録する。
図3は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析システム1の解析結果データベース12が記憶する基本単位操作テーブルの一例を示す図である。
図示するように、基本単位操作テーブルは、「基本単位操作ID」、「開始日時」、「終了日時」、「タグ名」、「操作種類」、「操作方法」、および「イベントID」の7つのデータ項目の列が含まれる2次元の表形式のテーブルである。
基本単位操作テーブルに含まれる各行が、それぞれ1つの基本単位操作データである。
「開始日時」の項目には、それぞれの基本単位操作の開始日時(すなわち、基本単位操作に含まれるイベントログの中で、最初に生成されたイベントログが生成された日時)を示す値が格納される。
「終了日時」の項目には、それぞれの基本単位操作の終了日時(すなわち、基本単位操作に含まれるイベントログの中で、最後に生成されたイベントログが生成された日時)を示す値が格納される。
「操作種類」の項目には、オペレータによって行われた操作の種類を表す識別子を示す値が格納される。
「操作方法」の項目には、オペレータによって行われた操作の操作方法を示す値が格納される。
「イベントID」の項目には、基本単位操作に含まれるイベントログそれぞれのイベントIDを示す値が格納される。
なお、上述した基本単位操作テーブルの形式(フォーマット)はあくまで一例であり、この形式に限られるものではない。
続いて、図3に示した2件目の基本単位操作データ(すなわち、基本単位操作IDが「No.2」である基本単位操作データ)は、オペレータが、「2015年8月21日10時00分10秒」から「2015年8月21日10時01分00秒」にかけて、機器「TAG1」に対して、「MV(操作量)」の設定値をランピングする操作を行ったことを表す。なお、この例においては「操作方法」の値が「ランピング+」であるので、この例における基本単位操作は、オペレータが設定値を増加させるランピングの操作であることを表す。
単位操作解析部1032は、基本単位操作解析部1031で解析した基本単位操作の情報を活用して、ドメイン知識をベースとしたルールに基づいて、オペレータがプロセスにどのような変化を与えるかという操作の意図を推定し、単位操作を抽出する。単位操作とは、上述したように、オペレータの操作の意図を表す。
単位操作解析部1032は、抽出した単位操作を示すデータ(以下、単位操作データと称する)を、解析結果データベース12に格納された単位操作テーブルに記録する。
図4は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析システム1の解析結果データベース12が記憶する単位操作テーブルの一例を示す図である。
図示するように、単位操作テーブルは、「単位操作ID」、「開始日時」、「終了日時」、「タグ名」、「操作意図」、および「基本単位操作ID」の6つのデータ項目の列が含まれる2次元の表形式のテーブルである。
単位操作テーブルに含まれる各行が、それぞれ1つの単位操作データである。
「開始日時」の項目には、それぞれの単位操作の開始日時(すなわち、単位操作に含まれる基本単位操作の中で、最初に行われた基本単位操作の開始日時)を示す値が格納される。
「終了日時」の項目には、それぞれの単位操作の終了日時(すなわち、単位操作に含まれる基本単位操作の中で、最後に行われた基本単位操作の終了日時)を示す値が格納される。
「操作意図」の項目には、オペレータによって行われた操作の意図を示す値が格納される。
「基本単位操作ID」の項目には、単位操作に含まれる基本単位操作それぞれの基本単位操作IDを示す値が格納される。
なお、上述した単位操作テーブルの形式(フォーマット)はあくまで一例であり、この形式に限られるものではない。
続いて、図4に示した2件目の単位操作データ(すなわち、単位操作IDが「No.2」である単位操作データ)は、オペレータが、「2015年8月21日10時00分50秒」から「2015年8月21日10時02分50秒」にかけて、機器「TAG2」に対して、「温度を微調整する」ことを意図とした操作を行ったことを表す。
解析結果出力部104はイベント解析部103によって抽出された基本単位操作群および単位操作群を時間軸上に表した解析結果を表示させる機能を有する。
解析結果出力部104は、イベント解析部103によって解析された解析結果を示すデータ(すなわち、基本単位操作データ、および単位操作データ)を、ユーザの要求に応じて、リスト形式または時間を軸としたグラフ形式などに変換することによって視覚化された解析結果データを、表示装置13に表示させる。
なお、解析結果出力部104によって視覚化された解析結果データの出力方法は、表示装置13によって表示される出力方法に限られるものではない。例えば、視覚化された解析結果データの出力方法は、プリンタ装置(図示せず)によって印刷されることによる出力方法であってもよいし、電子データとして出力される出力方法であってもかまわない。
図5は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析装置10の解析結果出力部104が出力する基本単位操作の解析結果の一例を示す図である。
図示するように、機器(すなわち、タグ名)ごとに、時間軸を表す横軸に沿って、それぞれの基本単位操作が表示され、当該基本単位操作行われた時間および操作方法を示す情報が視覚化される。
また、図5の例においては、タグ名が「TAG3」である機器では、オペレータが、まず「MV(操作量)」を減少させるランピングの操作(「ランピング−」)を行い、続いて「SV(目標値)」の「微調整」をする操作を行ったことが表されている。
また、図5の例においては、タグ名が「TAG3」である機器では、オペレータが、「MV(操作量)」を減少させるランピングの操作(「ランピング−」)を行ったことを表している。そして、このタグ名が「TAG4」である機器にて基本単位操作が行われた時間は、上記のタグ名が「TAG1」である機器およびタグ名が「TAG3」である機器にて基本単位操作が行われた時間よりも後の時間であることが表されている。
図示するように、機器(すなわち、タグ名)ごとに、時間軸を表す横軸に沿って、それぞれの単位操作が表示され、当該単位操作行われた時間および操作の意図を示す情報が視覚化される。
また、図6の例においては、タグ名が「TAG3」である機器では、オペレータが、「流量」を減少させる意図を持った操作を行ったことが表されている。
また、図6の例においては、タグ名が「TAG4」である機器では、オペレータが、「圧力」を減少させる意図を持った操作を行ったことを表している。そして、このタグ名が「TAG4」である機器にてこの単位操作が行われた時間は、上記のタグ名が「TAG1」である機器およびタグ名が「TAG3」である機器にて単位操作が行われた時間よりも後の時間であることが表されている。
次に、第1の実施形態に係るイベント解析装置の動作について図面を参照しながら説明する。
図7は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析装置10の動作を示すシーケンス図である。
第1段階で基本単位操作を抽出する。基本単位操作を抽出するために、操作イベントデータに基づいて操作方法を解析する。
以下に、第1の実施形態に係るイベント解析装置の基本単位操作の抽出処理の動作について図面を参照しながら説明する。
図8は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析装置10の基本単位操作解析部1031による基本単位操作の抽出処理の動作を示すフローチャートである。
ここでは、同一種類の設定値変更を示すイベントログ群に対して、次の3つの条件を満たした場合、連続操作区間として検出する。
2)別の操作モードに切り替えるイベント(例えば、「MAN」、「AUT」)を挟んでいないこと。
3)「前の操作イベントにおける変更後の設定値=次の操作イベントの変更前の設定値」であること。
設定値の変更量がしきい値未満の場合、微調整と判定する。微調整は現在の状態を安定させるための操作であるので、正負の区別は行わない。
以上で、本フローチャートの処理が終了する。
連続操作区間内のイベントログ群に対して、設定値変更の推移(トレンド)を解析する。次に設定値のトレンドから、変曲点の有無を検出する。その後、ステップS106へ進む。なお、変曲点とは、設定値の変化方向が増加から減少へ、または減少から増加へ変わる箇所である。
また、変化量もしくは傾きが負の値であるとき、まずその値について符号反転を行い、符号反転した値がしきい値より大きい場合には「ランピング−」であるものと判定する。
上記以外の場合には、「微調整」であるものと判定する。
以上で、本フローチャートの処理が終了する。
以上で、本フローチャートの処理が終了する。
以下に、基本単位操作解析部1031による基本単位操作の抽出処理の一例について、図面を参照しながら説明する。
図9は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析装置10の基本単位操作解析部1031による基本単位操作の抽出処理の一例を示す概略図である。
イベント解析部103は、第1段階である上述した基本単位操作群の抽出を行った後、次に第2段階として、単位操作群の抽出を行う。
上述したように基本単位操作は1つの操作方法を表す操作であるが、オペレータがプロセスを変化させるために、状況に応じて複数の操作方法を組み合わせて目的を達成する場合がある。例えば、流量を増加させるために、バルブを1回大きく開ける操作(MV:設定変更+)を行った後、少しずつ閉める(MV:ランピング−)操作を行うような場合である。
例えば、同一の「タグ名」かつ同一の「操作種類」の複数の基本単位操作において、以下の条件を満たした場合、単位操作解析部1032は、それらの基本単位操作が同じ操作意図で行われたものと判定する。
[必須条件2]:以下のいずれかの場合に該当していること。
・同一の方向性(+or−)を持つ基本単位操作であること。
・微調整を行う基本単位操作と任意の基本単位操作との組み合わせであること。
・操作期間<Δt2である正方向の操作と負方向の操作であること。
なお操作期間とは、前の操作の開始時刻から次の操作の終了時刻までの期間を示す。
・振幅の比<しきい値である正方向の操作と負方向の操作であること。
次に、単位操作解析部1032は、同じ操作意図と判定された同一タグの基本単位操作群に対して、操作意図を推定する。操作意図の推定は、同一の操作意図と判定された操作群の方向性に基づいて行われる。
以下に、単位操作解析部1032による単位操作の抽出処理の一例について、図面を参照しながら説明する。
図10は、本発明の第1の実施形態に係るイベント解析装置10の単位操作解析部1032による単位操作の抽出処理の一例を示す概略図である。
図10の下段は、図10の上段に示された「MV」の「微調整操作」、「MV」の「ランピング+」操作、および「SV」の「設定変更+」操作が、「流量を増加させる」という操作意図で行われたものであると、単位操作解析部1032が解析した状態を表している。
これにより、例えば、ユーザが過去の操作履歴を参考にする場合などにおいて、イベント解析装置10のユーザは、オペレータの操作の目的や内容をより容易に理解することができ、また、オペレータのノウハウをより容易に把握することができ、更に、オペレータの操作の流れの全体像をより容易に掴むことができる。
以下に、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図11は、本発明の第2の実施形態に係るイベント解析システムおよびイベント解析装置の機能構成を示すブロック図である。
第2の実施形態に係るイベント解析装置20は、抽出された個々の単位操作または基本単位操作の順序(並列/直列)を解析することによって、オペレータがアラーム対応や定常業務を実施するための操作手順を抽出する操作手順解析モジュール205を備える。
Claims (7)
- オペレータによる制御システムの操作履歴を示すデータであるイベントログデータを収集するイベント収集部と、
前記イベント収集部が収集した前記イベントログデータを解析し前記オペレータによる制御システムの操作に基づく操作方法を示す基本単位操作データを抽出する基本単位操作解析部と、
前記基本単位操作解析部が抽出した前記基本単位操作データを解析し前記オペレータによる制御システムの操作の操作意図を示す単位操作データを抽出する単位操作解析部と、
を備え、
前記基本単位操作解析部は、前記イベントログデータに基づいて、同一の制御システムに対して同一種類の設定値を変更する操作が時間的に連続して行われた連続操作区間を検出し、該連続操作区間内における前記設定値の変更推移であるトレンドを解析し、前記設定値の変化量に基づいて操作方法を判定することによって、前記基本単位操作データを抽出する、
ことを特徴とするイベント解析装置。 - 前記単位操作解析部は、ドメイン知識をベースとしたルールに基づいて前記オペレータがプロセスにどのような変化を与えるかという操作意図を判定することにより前記単位操作データを抽出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のイベント解析装置。 - 前記基本単位操作データまたは前記単位操作データに基づいて、基本単位操作または単位操作を時間軸上に表した解析結果データを出力する解析結果出力部、
を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のイベント解析装置。 - 前記基本単位操作データまたは前記単位操作データの順序を解析し、前記オペレータがアラーム対応や定常業務を実施するための操作手順を抽出する操作手順解析部、
を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のイベント解析装置。 - オペレータによる制御システムの操作履歴を示すデータであるイベントログデータを出力するログデータ管理装置と、
前記イベントログデータを収集するイベント収集部と、
前記イベント収集部が収集した前記イベントログデータを解析し前記オペレータによる制御システムの操作の操作方法を示す基本単位操作データを抽出する基本単位操作解析部と、
前記基本単位操作解析部が抽出した前記基本単位操作データを解析し前記オペレータによる制御システムの操作の操作意図を示す単位操作データを抽出する単位操作解析部と、
を備えるイベント解析装置と、
を有し、
前記基本単位操作解析部は、前記イベントログデータに基づいて、同一の制御システムに対して同一種類の設定値を変更する操作が時間的に連続して行われた連続操作区間を検出し、該連続操作区間内における前記設定値の変更推移であるトレンドを解析し、前記設定値の変化量に基づいて操作方法を判定することによって、前記基本単位操作データを抽出する、
ことを特徴とするイベント解析システム。 - コンピュータを用いたイベント解析方法であって、
イベント収集部がオペレータによる制御システムの操作履歴を示すデータであるイベントログデータを収集するイベント収集ステップと、
基本単位操作解析部が前記イベント収集ステップにおいて収集された前記イベントログデータを解析し前記オペレータによる制御システムの操作の操作方法を示す基本単位操作データを抽出する基本単位操作解析ステップと、
単位操作解析部が前記基本単位操作解析ステップにおいて抽出された前記基本単位操作データを解析し前記オペレータによる制御システムの操作の操作意図を示す単位操作データを抽出する単位操作解析ステップと、
を有し、
前記基本単位操作解析ステップは、前記イベントログデータに基づいて、同一の制御システムに対して同一種類の設定値を変更する操作が時間的に連続して行われた連続操作区間を検出し、該連続操作区間内における前記設定値の変更推移であるトレンドを解析し、前記設定値の変化量に基づいて操作方法を判定することによって、前記基本単位操作データを抽出するステップである、
ことを特徴とするイベント解析方法。 - コンピュータに、
オペレータによる制御システムの操作履歴を示すデータであるイベントログデータを収集するイベント収集ステップと、
前記イベント収集ステップにおいて収集された前記イベントログデータを解析し前記オペレータによる制御システムの操作の操作方法を示す基本単位操作データを抽出する基本単位操作解析ステップと、
前記基本単位操作解析ステップにおいて抽出された前記基本単位操作データを解析し前記オペレータによる制御システムの操作の操作意図を示す単位操作データを抽出する単位操作解析ステップと、
を実行させ、
前記基本単位操作解析ステップは、前記イベントログデータに基づいて、同一の制御システムに対して同一種類の設定値を変更する操作が時間的に連続して行われた連続操作区間を検出し、該連続操作区間内における前記設定値の変更推移であるトレンドを解析し、前記設定値の変化量に基づいて操作方法を判定することによって、前記基本単位操作データを抽出するステップである、
ことを特徴とするイベント解析プログラム。
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