JP6601433B2 - 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、イベント解析プログラム及び記録媒体 - Google Patents

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、イベント解析プログラム及び記録媒体 Download PDF

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Description

本発明は、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、イベント解析プログラム及び記録媒体に関する。
従来から、化学等の工業プラント、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等のプラントや工場等(以下、これらを総称する場合には「プラント」という)においては、フィールド機器と呼ばれる測定器又は操作器等の現場機器と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム(DCS:Distributed Control System)等の制御システムが構築されており、高度な自動操業が実現されている。
DCS等の制御システムは、オペレータによる操作の内容、操作の手順等をイベントログとして記録することができる。イベントログには、操作履歴だけではなく、アラームやガイダンスなどの履歴を含むことができる。イベントログは、リアルタイムで収集されたイベントをそのまま時系列で記録される場合、または収集されたイベントログに対して何らかのデータ加工を加えて記録される場合がある。イベントログは、DCSに記録される場合がある。また、イベントログは、イベントログをヒストリカルデータとして長期間保存するヒストリアンと呼ばれるデータベースに記録される場合がある。記録されたイベントログは、例えば時系列のデータとしてグラフ化等されて表示装置に表示出力され、または印字装置に印字出力される。
ところで、プラント等の運転は自動化されていることが多いが、非定常動作やトラブル対応などオペレータが手動で操作を行っている業務も残っている。通常、このような手動操作は、SOP(Standard Operation Procedure;標準運転手順書)の記述内容に沿って行われる。
プラントの操業の方法は時とともに変更していくため、操業の方法の変更内容に応じてSOPの記述内容を更新していく必要がある。また、プラントを立ち上げた時点では想定されていなかったトラブルに対する処理などのSOPが存在しない処理に対しては、新たにSOPが新規作成されることが望ましい。また、SOPによっては、大まかな操作手順しか記述されておらず、具体的な操作方法は記述されていない場合もある。このような、大まかな操作手順のみが記述されたSOPを用いてオペレータが操作した場合には、オペレータによってそれぞれSOPの解釈が異なることがある。これにより、オペレータによる操作のばらつきが発生する。したがって、具体的な操作方法まで記述されたSOPが新規に作成され、又は記述内容が更新され、ばらついた操作手順が標準化(共通化)されることが望ましい。
SOPの新規作成、あるいはSOPの改善は、DCSやヒストリアンに蓄積されたイベントログを解析することによって行われる。イベントログの解析はイベント解析装置によって行なうことができる。イベント解析装置は、膨大な量のイベントログから個々のイベントログ単位で操作記録を抽出して、SOPを自動的に生成することができる(例えば、特許文献1〜3を参照)。
特開2007−316681号公報 特開2011−237952号公報 特開2013−020426号公報
オペレータは、非定常動作やトラブル対応など手動運転を行なう際、単に順番通りに操作を行なうことだけではなく、プラントのプロセス状況等を判断した上、所定の意図に基づいて操作の順序や操作の内容を変更する場合がある。しかし、プロセス状況等の判断に関しては、例えば熟練したオペレータのスキルであり、操作を標準化することが困難となる場合があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、操作を行なうための判断基準を自動的に抽出し、操作の標準化をサポートすることができる、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、イベント解析プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
(1)上記の課題を解決するため、本発明のイベント解析装置は、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集部と、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析部と、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出部と、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類部と、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築部と、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集部と、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定部とを備える。
(2)また、本発明のイベント解析装置において、前記操作条件推定部は、収集された複数の前記プロセスデータの特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量と前記操作との関係から前記実行条件を推定する。
(3)また、本発明のイベント解析装置において、前記操作条件推定部は、抽出した前記特徴量と前記操作との関係を複数の段階で評価して前記実行条件を推定する。
(4)また、本発明のイベント解析装置において、前記操作条件推定部は、前記操作が開始される開始条件を推定する。
(5)また、本発明のイベント解析装置において、前記操作条件推定部は、前記操作を終了する終了条件を推定する。
(6)また、本発明のイベント解析装置において、前記操作条件推定部は、前記操作が分岐する分岐条件を推定する。
(7)上記の課題を解決するため、本発明のイベント解析システムは、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集部と、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析部と、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出部と、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類部と、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築部と、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集部と、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定部と、を具備したイベント解析装置、を備える。
(8)上記の課題を解決するため、本発明のイベント解析方法は、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集ステップと、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析ステップと、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出ステップと、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類ステップと、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築ステップと、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集ステップと、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定ステップとを含む。
(9)上記の課題を解決するため、本発明のイベント解析プログラムは、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集処理と、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析処理と、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出処理と、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類処理と、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築処理と、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集処理と、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定処理とをコンピュータに実行させる。
(10)上記の課題を解決するため、本発明の記録媒体は、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集処理と、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析処理と、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出処理と、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類処理と、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築処理と、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集処理と、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定処理とをコンピュータに実行させるイベント解析プログラムを記録している。
本発明によれば、操作を行なうための判断基準を自動的に抽出し、操作の標準化をサポートすることができる、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、イベント解析プログラム及び記録媒体を提供することができる。
実施形態のイベント解析装置を含むイベント解析システムの機能構成の一例を示すブロック図である。 実施形態のイベント解析装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態の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データの一例を示す図である。 実施形態のイベント解析システムの解析結果データベースが記憶する基本単位操作データの一例を示す図である。 実施形態のイベント解析システムの解析結果データベースが記憶する単位操作データの一例を示す図である。 実施形態のイベント解析装置が構築するオペレータの操作手順の一例を示す図である。 実施形態のイベント解析装置が出力する実行条件を含むオペレータの操作手順の一例を示す図である。 実施形態のイベント解析装置の動作の一例を示すシーケンス図である。 実施形態のイベント解析装置における操作の分岐条件を抽出するための入力データの一例を示す図である。 実施形態のイベント解析装置におけるプロセスデータからトレンド特徴量を抽出する一例を示す図である。 実施形態のイベント解析装置における分岐条件を推定するために生成する決定木の一例を示す図である。 実施形態のイベント解析装置における操作の開始条件を抽出するための入力データの一例を示す図である。 実施形態のイベント解析装置における操作の終了条件を抽出するための入力データの一例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態におけるイベント解析装置、イベント解析システム、イベント解析方法、イベント解析プログラム及び記録媒体について詳細に説明する。
まず、図1を用いて、イベント解析装置の機能を説明する。図1は、実施形態のイベント解析装置を含むイベント解析システムの機能構成の一例を示すブロック図である。本実施形態におけるイベント解析システム1は、プラントのオペレータによる制御システム17の操作履歴などを示すイベントログを取得して、オペレータの操作方法または操作意図を抽出するシステムである。
図1において、イベント解析システム1は、イベント解析装置10、イベントログデータベース11、解析結果データベース12、操作列データベース13、分類結果データベース14、操作手順データベース15、表示装置16、制御システム17、ヒストリアン18及びプロセスデータベース19の各機能を有する。イベントログデータベース11、解析結果データベース12、操作列データベース13、分類結果データベース14、操作手順データベース15、ヒストリアン18及びプロセスデータベース19は、例えば、HDD(Hard Disc Drive;ハードディスクドライブ)等の大容量の記憶装置を有するデータベース装置である。図1において、イベントログデータベース11、解析結果データベース12、操作列データベース13、分類結果データベース14、操作手順データベース15、ヒストリアン18及びプロセスデータベース19は、イベント解析装置10に含まれない構成を例示したが、これのデータベースは、イベント解析装置10に含まれるものであってもよい。また、これらのデータベースは、例えば、ネットワークで接続されたクラウドコンピューティングによって提供されるものであってもよい。
イベント解析装置10は、イベント収集部101、イベント保存部102、イベント解析部103、操作列抽出部104、操作列分類部105、操作手順構築部106、操作手順出力部107及び操作条件解析モジュール108の各機能を有する。イベント解析部103は、基本単位操作解析部1031及び単位操作解析部1032の各機能を有す。操作条件解析モジュール108は、プロセスデータ収集部1081、プロセスデータ保存部1082、操作条件推定部1083及び操作条件出力部1084の各機能を有する。イベント解析装置10が有するこれらの機能(イベント解析機能)はソフトウェア(プログラム)によって実現することができる。すなわち、イベント解析装置10は、例えば、サーバ装置、デスクトップ型PC等の汎用コンピュータにおいてイベント解析機能を有するイベント解析プログラムを実行することにより実施することができる。
制御システム17は、プラント(図示せず)を制御するDCS等のシステムである。制御システム17は、例えば、図示しない操作盤や操作卓のスイッチやボリューム(可変抵抗器)等の操作機器のオペレータによる操作を操作イベントとして検出できるものとする。制御システム17において検出された操作イベントは、制御システム17の図示しない記憶部にイベントログデータとして記憶される。
ヒストリアン18は、制御システム17で記憶されたイベントログデータを時系列に記録する装置である。プロセスデータベース19は、プロセスデータ保存部1082によって、プラントのセンサ等のプロセスデータを記録するデータベースである。ヒストリアン18は、イベントログデータを長期間保存するものであってもよい。ヒストリアン18又はプロセスデータベース19は、DCSの機能の一部として実装されてもよい。制御システム17、ヒストリアン18及びプロセスデータベース19は、例えば有線又は無線のネットワーク等の通信回線によりイベント解析装置10と通信可能に接続されている。なお、図1においては、イベント解析システム1がイベント解析装置10、制御システム17、ヒストリアン18及びプロセスデータベース19をそれぞれ1台含む場合を図示しているが、イベント解析システム1の装置構成はこれに限定されるものではない。イベント解析システム1は、例えば、複数の制御システム17に対して一のイベント解析装置10が接続されるものであってもよい。
イベント収集部101は、イベントログデータを記録している制御システム17又はヒストリアン18の少なくともいずれか一方(以下、「ヒストリアン18等」という。)からオペレータによる制御システム17の操作履歴を含むイベントログデータを収集する。イベントログデータの収集は、例えば、イベント収集部101がヒストリアン18等に対して定期的に又は不定期に取得要求を送信し、取得要求に応じてヒストリアン18等がイベントログデータを送信することにより実行することができる(プル型取得)。また、イベントログデータの収集は、ヒストリアン18等が定期的に又は不定期にイベント収集部101にイベントログデータを送信することにより実行されてもよい(プッシュ型取得)。イベント収集部101は、収集したイベントログデータをイベント保存部102に提供する。
イベント保存部102は、イベント収集部101から取得したイベントログデータをイベントログデータベース11に記憶する。イベントログデータには、例えば、イベントの発生時刻、機器識別子(タグ)、操作種類の識別子、変更前の設定値、及び変更後の設定値等のオペレータの操作に係る情報が含まれる。なお、イベントログデータの詳細は図3を用いて後述する。
イベントログデータベース11は、イベントログデータを記憶するデータベースである。イベントログデータベース11は、イベント保存部102から取得したイベントログデータを記憶して、イベント解析部103の基本単位操作解析部1031から読出し可能にする。
イベント解析部103は、イベントログデータベース11に記憶されたイベントログデータを取得して、解析する。取得するイベントログデータは、例えば、イベント解析装置10のユーザからイベントの発生時刻の期間を指定することにより行われる。期間の指定は、例えば、解析対象の操作が含まれる期間を指定することによって行われる、指定する期間は複数の期間であってもよい。
イベント解析部103は、イベントログデータの解析を、基本単位操作解析部1031と単位操作解析部1032の2つの機能部において実行する。基本単位操作解析部1031は、イベントログデータを解析して、イベントログデータに含まれているオペレータの操作方法を示す「基本単位操作」を抽出する。一方、単位操作解析部1032は、基本単位操作解析部1031において抽出された基本単位操作に基づき、基本単位操作に含まれる、オペレータの操作意図を示す「単位操作」を抽出する。
一般的に、プラントのオペレータは、流量や圧力などのプロセス値を増減させる操作意図において、SV(Set Variable;目標値)やMV(Manipulated Variable;操作量)などを増減させる操作を行なう。また、オペレータは、流量や圧力などのプロセス値を一定に保つ操作意図において、プロセス値を微調整するなどの操作を行なう。すなわち、オペレータの操作意図は、ターゲットとなるプロセス値を増加又は減少させ、若しくは安定等させることにある。イベント解析部103は、取得したイベントログを解析して、これらのオペレータの操作意図を抽出する。
例えば、プロセス値を増加させる操作意図の場合、SVやMVを徐々に変更する操作であるランピング(ramping)によって設定変更する操作方法を行なうこともあれば、SVやMVを一回の操作で設定変更する操作方法を行なうこともある。このように、同じ操作意図に基づく操作であったとしても、複数種類の操作方法が存在する。また、ランピングなどの操作方法においては、SVやMVの操作方法さらに詳細な操作に分解して把握できる場合もある。
以下の説明においては、オペレータの複数の操作を基本的な単位としてまとめたものを「基本単位操作」という。また、複数の基本単位操作を組み合わせることによって、オペレータの操作意図を表すものを「単位操作」という。単位操作としては、「増加」、「減少」、「微調整」又は「増減」の4種類を例示する。ここで、「増減」とは、短期間に増加と減少が繰り返される操作意図の単位操作である。なお、操作単位は上記4種類に限定されるものではなく、操作対象に応じて適宜変更されるものとする。
基本単位操作としては、「ランピング(増加)」、「ランピング(減少)」、「微調整」、「設定変更(増加)」、「設定変更(減少)」及び「モード変更」の6種類を例示する。「ランピング(増加)」は、SV値やMV値などを徐々に増加させる操作方法であり、「ランピング+」という場合がある。また、「ランピング(減少)」は、SV値やMV値などを徐々に減少させる操作方法であり、「ランピング−」という場合がある。「微調整」は、SV値やMV値などを微調整する操作方法である。「設定変更」は、一度の操作でSV値やMV値を大きく変更する操作である。SV値やMV値などを増加させるための設定変更操作を「設定変更+」という場合がある。SV値やMV値などを減少させるための設定変更操作を「設定変更−」という場合がある。「モード変更」は、例えば操作モードが「自動」と「手動」の2種類であった場合、操作モードを、自動から手動に変更する操作又は手動から自動に変更する操作方法である。なお、基本単位操作は上記6種類に限定されるものではなく、操作対象に応じて適宜変更されるものとする。
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、基本単位操作解析部1031において、イベントログから基本単位操作を抽出し、次に、単位操作解析部1032において、基本単位操作解析部1031が抽出した基本単位操作から、単位操作を抽出する、2段階の抽出処理が行われる。
基本単位操作解析部1031は、イベントログデータを解析することによりオペレータの操作方法(ランピングや微調整など)を判定し、基本単位操作を抽出する。例えば、基本単位操作解析部1031は、複数のイベントログデータの中から、同一機器かつ同種類の操作種類のイベントログ群を抽出し、オペレータの操作による設定値の変化傾向及び時間的な連続性に基づいて、基本単位操作を抽出する。抽出する基本単位操作は、上述の通り「ランピング(増加)」、「ランピング(減少)」、「微調整」、「設定変更(増加)」、「設定変更(減少)」及び「モード変更」の6種類である。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」という)を、解析結果データベース12に記憶する。
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データに基づき、オペレータの操作意図を示す「単位操作」を推定する。単位操作解析部1032は、例えば、オペレータの操作意図と基本単位操作とを対応付けたルールベースに基づき、基本単位操作データから操作意図を推定する。ルールベースは、オペレータがどのような操作意図を有するときに、どのような基本単位操作(又は基本単位操作の組合せ)を行なうかのルールを予め定めたものである。ルールベースは、例えば、プラントにおける熟練したオペレータの操作履歴をサンプルとして作成したり、プラントにおけるオペレータのドメイン知識(操作対象となるプラントにおける操作知識)に基づき作成したりすることができる。単位操作解析部1032は、推定した単位操作を示すデータ(以下、「単位操作データ」という)を、解析結果データベース12に記憶する。
なお、基本単位操作解析部1031における解析処理と、単位操作解析部1032における解析処理の2段階の処理は、例えば、同期して逐次実行される。2段階の処理を同期して実行する場合、例えば、基本単位操作解析部1031における解析結果である基本単位操作データを解析結果データベース12に記憶したときに基本単位操作解析部1031から単位操作解析部1032に対して処理の開始を指示するコマンドを送信する。単位操作解析部1032は、コマンドを受信したときに解析結果データベース12に記憶された基本単位操作データを読み出して解析処理を実行する。但し、上記2段階の処理は非同期に実行されてもよい。解析結果データベース12に基本単位操作データを記憶することにより、2段階の処理を同期又は非同期のいずれにおいても実行することが可能となる。
操作列抽出部104は、イベント解析部103における解析結果である基本単位操作データ又は単位操作データに基づき操作列を抽出する。操作列とは、基本単位操作または単位操作の集合を時間順につなげたものである。操作列抽出部104は、基本単位操作データ又は単位操作データに含まれる日時の情報に基づき、基本単位操作データ又は単位操作データを時間順につなげた操作列を生成する。基本単位操作からなる操作列には、オペレータが各機器に対して、どのパラメータの値をどの方法で変更したかを表す「操作方法」を示す情報が含まれる。また、単位操作からなる操作列には、オペレータが各機器に対して、どのような意図で操作したかを表す「操作意図」を示す情報が含まれる。
操作列分類部105は、操作列抽出部104において抽出された操作列の類似度を算出し、算出した類似度に基づいて操作列の分類処理を行なう。すなわち、操作列分類部105は、操作意図が類似し、かつ操作方法の操作列に含まれる操作の順序が類似している操作列を1つの種類として分類する。操作列分類部105は、分類処理による分類結果を、分類結果データベース14に記憶する。
操作手順構築部106は、同一の種類に分類された操作列を解析して、操作手順を構築する。操作手順の構築とは、それぞれの操作の接続を解析する処理である。操作の接続には、例えば、操作同士を直列に接続する直列接続、操作同士を並列に接続する並列接続、1つの操作から複数の操作に分岐する分岐接続等の接続が含まれる。直列接続とは、1つの操作と他の操作が逐次実行される接続形態である。並列接続とは、複数の操作が並列に実行されて、並列に実行される複数の操作が全て終了したときに次の操作が実行される接続形態である。また、分岐接続とは、1つの操作が終了した時点における所定の条件において、複数の操作の中から1の操作が選択されて実行される接続形態である。操作手順構築部106は、操作列分類部105によって同一の種類に分類された操作列から、上述した操作同士の接続を解析して、操作手順の構造を構造情報として構築する。構造情報は、例えば、有向無巡回グラフとして表現することができる。
また、操作手順構築部106は、操作同士の接続を解析することにより、操作の分岐接続とその分岐確率を算出することができる。分岐確率とは、例えば、Aという処理から、B又はCのいずれかの処理に分岐する場合、B又はCに分岐する確率をいう。操作手順構築部106は、構築した操作手順を操作手順データベース15に記憶する。また、操作手順構築部106は、構築した操作手順を操作手順出力部107に出力する。なお、操作手順構築部106が構築する操作手順には、各操作に関するパラメータ設定値の分布、実行継続時間の分布、若しくは操作の時間間隔の分布等の情報を含んでいてもよい。
操作手順出力部107は、操作手順構築部106によって生成された操作手順の有向無巡回グラフを表示装置16に表示する。表示する有向無巡回グラフにおいて、各ノードは、手順を構成する単位操作を表す。ノードの間の矢印は、操作の直列の順序関係を表し、平行している2本の横線は操作間の並列関係を表す。さらに、各矢印の隣には、接続元のノードから接続先のノードへ遷移する確率も表示可能とする。
操作条件解析モジュール108は、プロセスデータ収集部1081、プロセスデータ保存部1082、操作条件推定部1083及び操作条件出力1084の各機能を有する。
プロセスデータ収集部1081は、制御システム17又はヒストリアン18からプロセスデータを収集する。プロセスデータは、例えば、プラントのプロセスにおける圧力、温度、pH、生成物の流量等の物理量のデータである。プロセスデータは、上記物理量から計算される数値を含んでいてもよい。プロセスデータ収集部1081は、所定の時間間隔で定期的に、又は非定期的にプロセスデータを収集する。プロセスデータ収集部1081は、取得したプロセスデータをプロセスデータ保存部1082に出力する。
プロセスデータ保存部1082は、プロセスデータ収集部1081において収集されたプロセスデータをプロセスデータベース19に記憶する。プロセスデータ保存部1082は、プロセスデータを操作条件推定部1083に出力する。プロセスデータ保存部1082は、操作条件推定部1083に出力するプロセスデータを、プロセスデータ収集部1081から取得して、そのまま逐次出力してもよく、また、一度プロセスデータベース19に記憶されたプロセスを読み出して出力してもよい。プロセスデータベース19に記憶されたプロセスを読み出しは、操作条件推定部1083からのプロセスデータの取得要求に応じて行われるものであってもよい。
操作条件推定部1083は、操作手順構築部106において構築された操作手順に対して、それぞれの操作手順が実行される条件を推定する。操作条件推定部1083は、操作手順構築部106において構築された操作手順の分岐から操作を実施した時刻を過去のイベントログデータから取得する。操作手順に分岐が複数含まれる場合、各分岐における操作時刻をそれぞれ取得する。操作手順構築部106において構築された操作手順は、過去のイベントログデータの中から類似した複数の操作列から抽出したものである。操作条件推定部1083は、操作列の分岐において分岐先としてどの操作がいつ行われたか(開始時刻又は終了時刻等)を抽出することができる。さらに、操作条件推定部1083は、分岐先の操作が実施される分岐直前のプロセスデータの中でオペレータが分岐先の操作を決定したと仮定するプロセスデータの特徴量を分岐条件として推定する。なお、分岐直前の時間は、例えば20分等の固定の時間であってもよい。また、分岐直前の時間は、分岐元の操作又は分岐先の操作に応じて個別に設定できるようにしてもよい。なお、分岐条件の推定は、図9を用いて後述する。
操作手順構築部106において構築される操作手順に含まれるそれぞれの操作(基本単位操作又は単位操作)には、オペレータによって判断される実行条件が含まれる場合がある。操作の実行とは、例えば、操作の開始、操作の終了、又は操作の分岐である。また、操作の実行条件とは、例えば、操作を開始するための操作開始条件、操作を終了するための操作終了条件、又は操作が分岐するときにいずれかの操作を開始すべきかを判断するための分岐条件である。例えば、オペレータは、操作手順において直列接続された次の操作を開始するときに、PV値が所定の条件(開始条件)を満たしていることを確認する場合がある。また、オペレータは、PV値が所定の条件(終了条件)を満たしていることを確認してから操作を終了する場合がある。さらに、オペレータは、PV値が所定の条件(分岐条件)を満たしているときは一の操作を開始し、PV値が所定の条件を満たしていないときは他の操作を開始する場合がある。これらの実行条件は、オペレータが目視等によって確認して作業を実行するものであるため、イベントログデータには含まれない場合がある。操作手順構築部106は、操作手順構築部106において構築された操作手順に対して、プロセスデータ収集部1081において収集されたプロセスデータを対応付けることにより、オペレータによる操作手順が実行されたとき(操作手順が開始、終了又は分岐したとき)のPV値等を解析して、どのようなプロセスデータのときに操作手順が実行されたかを推定する。すなわち、操作手順構築部106は、次の(a)〜(c)の操作手順の実行条件を推定する。
(a)操作が複数の分岐に分かれる場合の分岐条件
(b)各操作の開始条件
(c)各操作の終了条件
操作条件推定部1083は、操作手順構築部106において構築される操作手順データを取得して、取得した各操作が実行されたときのプロセスデータの特徴量を解析して、
(a)〜(c)の実行条件を推定する。操作条件推定部1083は、推定した実行条件を操作条件出力部1084に出力する。なお、プロセスデータの特徴量の解析の詳細
は図10等を用いて後述する。
操作条件出力部1084は、操作条件推定部1083から取得した実行条件を、操作手順出力部107から出力される操作手順の有向無巡回グラフに重畳して、表示装置16に表示する。
なお、図1において説明した、イベント解析装置10の、イベント収集部101、イベント保存部102、イベント解析部103、操作列抽出部104、操作列分類部105、操作手順構築部106、操作手順出力部107及び操作条件解析モジュール108(プロセスデータ収集部1081、プロセスデータ保存部1082、操作条件推定部1083及び操作条件出力1084の各機能を含む)の各機能はソフトウェアによって実現されるものとして説明した。しかし、上記各機能の中の1つ以上の機能は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。また、上記各機能は、1つの機能を複数の機能に分割して実施してもよい。また、上記各機能は、2つ以上の機能を1つの機能に集約して実施してもよい。また、イベント解析装置10は、上記各機能を、2台以上のコンピュータ装置によって構成されるコンピュータシステムによって実現するものであってもよい。
次に、図2を用いて、イベント解析装置10のハードウェア構成を説明する。図2は、実施形態におけるイベント解析装置10のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図2において、イベント解析装置10は、CPU(Central Processing Unit)10a、RAM(Random Access Memory)10b、ROM(Read Only Memory)10c、HDD(Hard Disk Drive)10d、表示装置10e、入力装置10f、通信I/F(Interface)10g及びこれらを接続するバス10hを有する。
イベント解析装置10は、例えば、サーバ装置、デスクトップ型PC等の汎用コンピュータ、FAコンピュータ、PLC等の装置、ノート型又はタブレット型のコンピュータ、PDA、又はスマートフォン等である。イベント解析装置10のハードウェアは、単体装置として構成されてもよく、また、複数の装置の組合せで構成されるシステムであってもよい。また、イベント解析装置10は、他の装置とハードウェアを共用するものであってもよい。
CPU10aは、RAM10b、ROM10c又はHDD10dに記憶されたプログラムを実行することにより、イベント解析装置10の制御を行なう。CPU10aは、イベント解析装置10の動作を実現するためのイベント解析プログラムを実行する。イベント解析プログラムは、例えば、イベント解析プログラムを記録した記録媒体、又はネットワークを介した情報処理プログラムを提供するサーバ等から取得されて、HDD10dにインストールされ、CPU10aから読出し可能にRAM10bに記憶される。
表示装置10eは、表示機能を有する例えば液晶ディスプレイである。表示装置10eは、ヘッドマウント型ディスプレイ、メガネ型ディスプレイ、腕時計型ディスプレイ等の種々の形態によって実現されてもよい。入力装置10fは、入力機能を有する、例えばキーボード又はマウスである。入力装置10fは、音声情報を入力するマイク、画像情報を入力するカメラ又はスキャナ等であってもよい。本実施形態では、なお、表示装置10eと入力装置10fは、タッチパネル等、表示機能と入力機能を有する装置によって実現されてもよい。
通信I/F10gは、有線通信又は無線通信を介して、図1で説明した、制御システム17、ヒストリアン18、イベントログデータベース11等の他の装置との通信を制御する。通信I/F10gは、接続された他の装置と、データ送受信、音声通話又はメール送受信等の通信制御を行なう。通信I/F10gは、例えば、無線LAN通信、有線LAN通信、赤外線通信、近距離無線通信等の汎用通信規格に対応した通信制御を行なう。
また、通信I/F10gは、有線通信又は無線通信を介して、図示しないプラントのフィールド機器等の装置との通信を制御するものであってもよい。通信I/F10gは、例えば、ISA(International Society of Automation:国際計測制御学会)の無線通信規格であるISA100、HART(Highway Addressable Remote Transducer)(登録商標)、BRAIN(登録商標)、FOUNDATION Fieldbus、PROFIBUS等の工業計器専用の通信規格に対応した通信制御を行なうものであってもよい。
なお、図2においては、表示装置10eを図1の表示装置16と別の装置として説明したが、表示装置10eと表示装置16は同一の装置であってもよい。
次に、図3を用いて、イベントログデータの詳細を説明する。図3は、実施形態の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データの一例を示す図である。
図3において、イベントログデータは、「イベントID」、「日時」、「タグ名」、「操作種類」、「前回値」及び「現在値」の6つのデータ項目を含む。図示する表形式のテーブルにおける各行がそれぞれ1つのイベントログデータであり、図3はイベントログデータを時系列で収集した履歴を示す。
「イベントID(Identifier;識別子)」のデータ項目は、各イベントログを一意に識別するための識別子である。
「日時」のデータ項目は、図1の制御システム17においてそれぞれのイベントが発生した発生日時(すなわち、イベントログが生成された日時)である。イベントの発生は、例えば、オペレータが操作を開始した日時、操作を終了した日時、又はイベントログが記録された日時である。日時のデータ項目は、図1の操作条件推定部においてプロセスデータの変化と対応付けて解析されるため、解析に適した日時を記録することが望ましい。なお、図示するイベントログデータはイベントの発生日時の順で記録されている。
「タグ名」のデータ項目は、操作対象のフィールド機器を識別するための識別子(タグ)である。例えば、1つのバルブに対して1つのタグ名が付けられている。図3は、タグ名としては、「TAG1」と「TAG2」を例示している。
「操作種類」のデータ項目は、「タグ名」で識別されるフィールド機器に対してオペレータが行った操作の種類を表す。図3は、操作の種類としては、「MAN」、「AUT」、「MV」及び「SV」の4種類を例示している。ここで、「MAN」は、操作モードを自動から手動に変更する操作である、「AUT」は、操作モードを手動から自動に変更する操作である、「MV」は、操作量を変更する操作である。また、「SV」は、目標値を変更する操作である。
「前回値」のデータ項目は、オペレータによる操作前の設定値(前回値)である。また、「現在値」のデータ項目は、オペレータによる操作後の設定値(現在値)である。「MAN」及び「AUT」は、操作前又は操作後の操作モードの設定である。例えば、「前回値」が「AUT」で、「現在値」が「MAN」である場合、オペレータによって操作モードが自動から手動に変更されたことを示す。また、「前回値」と「現在値」が数値である場合、操作種類における、「MV」又は「SV」の値が操作によって前回値から現在値に変更されたことを示す。例えば、イベントID=「2」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、「TAG1」のフィールド機器に対して、「MV(操作量)」の設定値を、「25.0(%)」から「30.0(%)」へ変更したことを示している。
なお、図3においては、イベントログデータのデータ形式がテーブル形式である場合を説明したが、イベントログデータのデータ形式はこれに限定されるものではない。イベントログデータのデータ形式は、例えば、CSV(Comma−Separated Values)のデータ形式、XML(Extensible Markup Language)のデータ形式等であってもよい。
次に、図4を用いて、基本単位操作データを説明する。図4は、実施形態の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データの一例を示す図である。基本単位操作データは、図1で説明したように、イベントログデータに基づき基本単位操作解析部1031において解析された解析結果である。
図4において、基本単位操作は、「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」及び「イベントID」の7つのデータ項目を含む。
「基本単位操作ID」のデータ項目には、各基本単位操作を一意に識別するための識別子を示す値が格納される。
「開始日時」のデータ項目には、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データの中で、最初に生成されたイベントログデータが生成された日時を示す。また、「終了日時」のデータ項目には、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データの中で、最後に生成されたイベントログでデータが生成された日時を示す。基本単位操作に含まれるイベントログデータが1つの場合は、「開始日時」と「終了日時」は同一の値となる。開始日時と終了日時は、解析対象となるイベントログデータの収集期間によって決定される。イベントログデータの収集期間は、任意の期間を設定することができる。例えば、イベントログデータの収集期間を長くした場合、基本単位操作に含まれる解析対象となるイベントログデータのサンプル数を多くすることができる。また、イベントログデータの収集期間を短くした場合、基本単位操作に含まれる解析対象となるイベントログデータが例えば、フィールド機器の劣化等の経時的な変化を受けにくくなる。
「タグ名」のデータ項目は、イベントログデータのデータ項目と同じであり、操作対象のフィールド機器を識別するための識別子を表す。また、「操作種類」のデータ項目も、イベントログデータのデータ項目と同じであり、「タグ名」で識別されるフィールド機器に対してオペレータが行った操作の種類を表す。
「操作方法」のデータ項目は、オペレータによって行われた操作の操作方法である。基本単位操作における操作方法は、上述の通り「ランピング+」、「ランピング−」、「微調整」、「設定変更+」、「設定変更−」及び「モード変更」の6種類である。
「イベントID」のデータ項目は、基本単位操作に含まれるイベントログデータそれぞれのイベントIDである。例えば、「基本単位操作ID」が「No.2」の基本単位操作は、「タグ名」が「TAG1」のフィールド機器に対して、「操作種類」が「MV」の操作を「操作方法」が「ランピング+」である操作方法で操作するものであり、図3において示したように、「イベントID」が「No.2」、「No.3」及び「No.5」のイベントログデータが含まれる。
図4においては、図3で示したイベントログデータに基づき、基本単位操作解析部1031「基本単位操作ID」が「No1」〜「No.5」の5つの基本単位操作が抽出されたことを示している。
なお、図4においては、基本単位操作データのデータ形式がテーブル形式である場合を説明したが、基本単位操作データのデータ形式はこれに限定されるものではない。基本単位操作データのデータ形式は、例えば、CSV(Comma−Separated Values)のデータ形式、XML(Extensible Markup Language)のデータ形式等であってもよい。
次に、図5を用いて、単位操作について説明する。図5は、実施形態のイベント解析システム1の解析結果データベースが記憶する単位操作データの一例を示す図である。単位操作データは、図4の基本単位操作データに基づき、図1の単位操作解析部1032において解析された解析結果である。
図5において、単位操作データは、「単位操作ID」、「開始日時」、「終了日時」、「タグ名」、「操作意図」及び「基本単位操作ID」のデータ項目を有する。
「単位操作ID」のデータ項目は、各単位操作を一意に識別するための識別子である。図5は、「No.1」と「No.2」の2つの単位操作が解析されたことを示している。
「開始日時」のデータ項目は、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である。また、「終了日時」のデータ項目は、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である。
「タグ名」のデータ項目は、イベントログデータ又は基本単位操作データのデータ項目と同じであり、操作対象のフィールド機器を識別するための識別子を表す。
「操作意図」の項目は、オペレータによって行われた操作の操作意図である。操作意図は、基本単位操作データに基づき、図1の単位操作解析部1032において推定される。オペレータは所定の操作意図において操作を行なう場合、所定の一の基本単位操作又は所定の組合せの複数の基本単位操作を実行する。単位操作解析部1032は、基本単位操作と操作意図とを予め対応付けたルールベースに基づき、基本単位操作の実行状況からオペレータの操作意図を推定する。図5において、例えば、「単位操作ID」が「No.1」の単位操作データは、ルールベースに基づき、「タグID」が「TAG1」のフィールド機器に対して、「基本単位操作ID」が「No.1」、「No.2」、「No.4」及び「No.5」の基本単位操作が「開始日時」と「終了日時」で示される所定の時間内に行われている場合には、オペレータの「操作意図」が「流量 増加」であるとして推定されている。同様に、「単位操作ID」が「No.2」の単位操作データは、ルールベースに基づき、「タグID」が「TAG2」のフィールド機器に対して、「基本単位操作ID」が「No.3」の基本単位操作が行われている場合には、オペレータの「操作意図」が「温度 微調整」であるとして推定されている。
なお、図5においては、単位操作データのデータ形式がテーブル形式である場合を説明したが、単位操作データのデータ形式はこれに限定されるものではない。単位操作データのデータ形式は、例えば、CSV(Comma−Separated Values)のデータ形式、XML(Extensible Markup Language)のデータ形式等であってもよい。
次に、図6を用いて、オペレータの操作手順について説明する。図6は、実施形態のイベント解析装置10が構築するオペレータの操作手順の一例を示す図である。図5で説明した単位操作データは、図1の操作列抽出部104において単位操作データから操作列が抽出される。操作列分類部105は、抽出された操作列の類似度を算出して分類する。操作手順構築部106は、分類された操作列に基づき、図6に示す有向無巡回グラフで表現される操作手順を構築する。すなわち、図6に示す操作列は、類似度によって分類された基本単位操作の順序と基本単位操作同士の接続に基づき構築される。
図6において、「A」、「B」、又は「X」等の矩形はそれぞれが基本単位操作を表す「ノード(節)」である。それぞれのノードを結ぶ矢印は、基本単位操作の操作手順を示している。例えば、ノードXからノードBを結ぶ矢印は、ノードXの操作が終了してからノードBの操作が開始される直列接続を表している。矢印の隣に表記されている数字は、次の操作が行われる割合(確率)である。例えば、ノードXの操作からノードBの操作が行われる割合は1.0であり、100%の確率である。ここで、割合が1.0の接続は、図6の操作列と類似度の高い複数の操作列において、ノードXの操作からノードBの操作が1.0の割合で行われたことを示す。
また、スタートからはノードAとノードBの2つに分岐する矢印は分岐接続を示している。これは、類似度の高い複数の操作列において、スタートから0.8の割合でノードAの操作が行われ、0.2の割合でノードBの操作が行われたことを示している。
また、ノードCからノードEとノードDに接続される矢印は、並列接続を示している。これは、類似度の高い複数の操作列において、1.0の割合で、破線で囲まれた並列接続が行われたことを示している。並列接続においては、水平線で挟まれた操作が並列に行われる。すなわち、ノードE及びノードGの操作と、ノードDの操作の両方が終了したときに、0.4の割合でend(操作終了)となり、0.6の割合でノードAの操作が行われる。
なお、図示する「Setting Value」は、ノードAにおける操作における設定値の分布を示しており、ノードAによる操作において、SVが280に設定されたときの回数と、SVが300に設定されたときの回数を表している。また、「Time Lag」は、ノードBの操作が終了してからノードCの操作が開始されるまでの遅延時間と発生回数の分布を表している。また、「Duration」は、破線で囲んだ並列接続における操作の継続時間と発生回数の分布を表している。
図6に示す有向無巡回グラフと「Setting Value」、「Time Lag」又は「Duration」のグラフは、図1の操作手順出力部107が表示データを生成して、表示装置16に表示することができる。これによりオペレータの操作のSOPを生成することが可能となる。本実施形態においては、図6の有向無巡回グラフに対して図7で説明する条件の表示を重畳して表示するものとする。
なお、図6において説明したオペレータの操作手順は、操作手順構築部106において類似した操作列を解析することによりノード同士の接続を推定して有向無巡回グラフを自動的に構築する場合を説明した。しかし、フィールド機器に対する操作においては実施する頻度が低い操作があるため、イベントログデータを分析するのみでは構築できない操作列がある場合がある。イベント解析装置10は、例えば、ユーザが図2の入力装置10fに含まれるキーボードやマウス等のデバイスを操作して、有向無巡回グラフを修正し又は新規に作成できるように構成されてもよい。有向無巡回グラフを修正は、例えば、表示装置16に表示されたノード又は接続線をイベント解析装置10のユーザがマウス等によって選択し、編集状態とすることにより行なう。また、図6における「Setting Value」画面、「Duration」画面、および「Time Lag」画面は、例えば、表示装置16が表示するグラフの画像に重ねてポップアップ表示されてもよい。
次に、図7を用いて、実行条件を含むオペレータの操作手順を説明する。図7は、実施形態のイベント解析装置が出力する実行条件を含むオペレータの操作手順の一例を示す図である。図7は、図6で説明した有向無巡回グラフに対して、操作条件推定部1083で推定された操作条件を重畳した図である。
図7において、ノードAは、ノードB又はノードCに分岐する分岐接続を有する。分岐条件は、ノードB又はノードCに分岐するときのプロセスデータに基づき推定された条件である。図示する分岐条件候補「1」は、PV値「B.PV」が100KPaより大きいときにはノードBに分岐して操作Bが実施され、PV値「B.PV」が100KPaより小さいときにはノードCに分岐して操作Cが実施されることを示している。分岐条件は複数の分岐条件候補によって決定される場合がある。例えば、オペレータが複数のプロセス値に基づいて次の操作を決定する場合、分岐条件候補には、それぞれのプロセス値の条件を含むことになる。図6において説明した分岐の割合に加えてプロセスデータに基づく分岐条件を推定することにより、操作の分岐条件についてのSOPの作成又は更新を容易にすることが可能となる。
ノードDは、操作を開始する操作開始条件と、操作を終了する操作終了条件を有する。図示する開始条件候補「1」は、PV値「N.PV」が200℃以上であるときにノードDの操作が開始されることを示している。また、終了条件候補「1」は、PV値「D.PV」が50%より大きく、かつPV値「N.傾き」が0.1未満であるときにノードDの操作が終了することを示している。操作開始条件又は操作終了条件においても複数の条件候補を含めることができる。図6において説明した「Time Lag」や「Duration」に加えてプロセスデータに基づく操作開始条件又は操作終了条件を推定することにより、操作開始条件又は操作終了条件についてのSOPを容易に生成又は更新することが可能となる。
なお、図7で説明した操作の実行条件は、例えば、表示装置16に表示された有向無巡回グラフのそれぞれのノードをユーザがマウス等により指定することにより、表示されるようにしてもよい。操作条件出力1084は、実行条件を表示可能な部分を所定の形状のアイコンで表示したり、所定の色で表示したりすることにより、ユーザに対して実行条件の表示が可能であることを視認させてもよい。
次に、図8を用いてイベント解析装置10の動作を説明する。図8は、実施形態のイベント解析装置の動作の一例を示すシーケンス図である。
図8において、先ず、ユーザは操作条件出力部1084に対して、分岐条件の表示を要求する(ステップS1)。分岐条件の表示を要求は、例えば、表示装置16に表示された有向無巡回グラフに含まれる分岐条件すべてについて行なう。但し、表示装置16に表示されたノードの分岐接続部分をマウス等によって指定することにより行なうようにしてもよい。
ステップS1の処理が実行された後、操作条件出力部1084は、操作条件推定部1083に対して、分岐条件の推定を要求する(ステップS2)。
ステップS2の処理が実行された後、操作条件推定部1083は、操作手順構築部106から、分岐する操作が実施された時間帯の情報を取得する(ステップS3)。時間帯の情報の取得は、例えば、操作条件推定部1083から操作手順構築部106に対して分岐の操作を含むノードを指定して、操作手順構築部106が指定されたノードに係るイベントログデータから時間帯の情報を提供することにより行うことができる。
ステップS3の処理が実行された後、操作条件推定部1083は、分岐する操作のタグに関連するタグを絞り込む(ステップS4)。関連タグの絞り込みは、例えば、P&ID(Piping and Instrumentation Diagram)、PFD(Process Flow Diagram)、制御ループ、または監視画面の定義情報等、プラントの構成情報に基づいて制御機器間の関連性を解析することにより求めることができる。ここで、P&IDとは、プラントにおける配管とフィールド機器の設置位置等の構成情報を図式化したものである。PFDは、原料から製品に至るまでのプロセスフローの構成情報を図式化したものである。また、監視画面の定義情報とは、分岐条件を含む処理が実行されるときに表示装置16に表示される監視画面に含まれるプロセスデータの構成情報である。プラントにおいては、オペレータがこれらの情報を認識することにより分岐先の操作を決定している。ステップS4の処理においては、これらのプラントの構成情報に係るフィールド機器のタグIDを抽出する。関連タグの絞り込みは、保全記録等に記録されたオペレータの作業履歴等によって絞り込んでもよい。
ステップS4の処理が実行された後、操作条件推定部1083は、プロセスデータベース19に対して、絞り込んだ関連タグに係るフィールド機器のプロセスデータの取得を要求して、ステップS3で取得した時間帯内のプロセスデータを取得する(ステップS5)。
ステップS5の処理が実行された後、操作条件推定部1083は、取得した各分岐のプロセスデータから特徴量を抽出する(ステップS6)。特徴量とは、例えば、プロセスデータの数値又はプロセスデータの数値から算出される平均値等の数値である。なお、特徴量の詳細は、図10を用いて後述する。
ステップS6の処理が実行された後、操作条件推定部1083は、分岐条件を推定する(ステップS7)。分岐条件の推定は、例えば、各分岐の直前の時間帯におけるプロセスデータの特徴量によって推定することができる。なお、分岐条件の推定の詳細は、図9等を用いて後述する。
ステップS7の処理において推定された分岐条件は、図7で説明したように、操作条件出力部1084から表示装置16を介してユーザに報知される。これにより、イベント解析装置10のユーザは、表示装置16から操作手順を参照することができるため、表示装置16に表示された操作手順と既存のSOPの記述との比較を行ったり、新規SOPを作成するための正確な情報を取得したりすることができる。
なお、操作列の構成要素としては、単位操作又は基本単位操作のいずれを用いてもよい。単位操作を操作列の構成要素とした場合、操作列はオペレータの操作意図が理解しやすいものとなる。一方、基本単位操作を操作列の構成要素とした場合、操作列はオペレータの操作をより詳細に表したものとなる。操作列の構成要素は作成や修正がされるSOPに応じて適宜選択できるようにしてもよい。
次に、図9を用いて、操作の分岐条件の推定方法について説明する。図9は、実施形態のイベント解析装置における操作の分岐条件を抽出するための入力データの一例を示す図である。
図9において、図9(A)は、操作列における分岐の操作手順を示している。また、図9(B)は、イベントログデータから抽出された分岐操作直前の時間である。
図9(A)において、ノードAはノードB又はノードCに分岐する分岐接続を有している。ノードBへの分岐を「Branch1」、また、ノードCへの分岐を「Branch2」とする。ノードAの操作は計7回実施されている。ここで計4回はBranch1、計3回はBranch2に分岐している。この7回の操作における直前の時間を抽出したものが図9(B)である。
図9(B)において、「No」のデータ項目は、操作の回数を示す。「分岐」のデータ項目は、ノードBへの分岐である「Branch1」、またはノードCへの分岐である「Branch2」である。「分岐操作直前の時間」のデータ項目は、分岐操作直前の20分の時間である。ここで「終了時刻」が分岐先の操作を行った時間である。操作を行った時間はイベントログデータから抽出される。図9においては、分岐操作20分前から操作開始までの20分の時間を分岐操作直前の時間としている。なお、操作列において分岐が複数あった場合、それぞれの分岐において同様に分岐操作直前の時間が抽出される。
次に、図10を用いて、プロセスデータからのトレンド特徴量の抽出方法を説明する。図10は、実施形態のイベント解析装置におけるプロセスデータからトレンド特徴量を抽出する一例を示す図である。
図10において、図10(A)は、図9で説明した分岐直前の時間とPV値の推移を示している。また、図10(B)は、分岐直前の時間における特徴量を示している。
図10(A)において、グラフの横軸は時間軸であり、2本の破線で示す時間は、図9(B)の「No」のデータ項目における、「No.1」〜「No.7」の開始時刻から終了時刻までの20分間を示している。グラフの縦軸は、操作条件推定部1083において絞り込んだ関連タグに係るプロセスデータである「X.PV」の値と「Y.PV」の値を表している。操作条件推定部1083は、分岐直前の時間における「X.PV」の値と「Y.PV」の値を取得する。
図10(B)において、「No」のデータ項目及び「分岐」のデータ項目は、それぞれ、図9(B)の「No」のデータ及び「分岐」のデータ項目に対応している。「X_平均」、「X_傾き」、「X_標準偏差」、「Y_平均」、「Y_傾き」及び「Y_標準偏差」は、図10(A)の「X.PV」及び「Y.PV」のプロセスデータから算出される特徴量を例示している。
「X_平均」のデータ項目は、分岐直前の時間における「X.PV」の平均値である。平均値は、例えば、相加平均、相乗平均又は調和平均等によって算出することができる。「X_傾き」のデータ項目は、分岐直前の時間における「X.PV」の値を直線で近似した場合の近似直線の傾きである。近似直線は、例えば、最小二乗法等によって算出することができる。「X_標準偏差」のデータ項目は、分岐直前の時間における「X.PV」の値の標準偏差である。「Y_平均」、「Y_傾き」及び「Y_標準偏差」についても同様に算出することができる。なお、特徴量の算出方法は上記に限定されるものではなく、例えば、最大値、最小値又は実効値等であってもよい。特徴量はオペレータの操作の分岐判断に影響を与える値であるため、例えば、バルブの「開」又は「閉」等の数値化されない、制御システム17において検出可能なプラントの状態を含むむのであってもよい。
次に、図11を用いて、分岐条件の推定方法について説明する。図11は、実施形態のイベント解析装置における分岐条件を推定するために生成する決定木の一例を示す図である。分岐条件を推定するための決定木の生成は、例えば、ID3(Iterative Dichotomiser 3)やCARTなど決定木の学習アルゴリズムに基づいて行なうことができる。
図11の決定木を生成するために、分岐先の操作とそのときの特徴量とを対応付ける分類を行なう。複数の特徴量の中でどの特徴量を分岐先の分類と対応付けるかは、特徴量による分類で、なるべく同じ分岐先が同じ分類になるものを選択する。特徴量の選択は、ジニ係数/エントロピー等の評価値に基づいて行うことができる。特徴量による分類は、分岐先が異なるものが全て異なる分類になるまで複数回行う。
図11(A)は、分類前のグループを表している。すなわち、No.1〜No.7の分岐が同じ分類(グループ)として混じった状態である。ここで全ての特徴量(「X_平均」、「X_傾き」、「X_標準偏差」、「Y_平均」、「Y_傾き」及び「Y_標準偏差」)による分類を試みると、「X_平均」の特徴量について、特徴量の値が45より大きいか否かを閾値とした場合、Branch1が混ざらない、図11(B)の「No.2」及び「No.5」を含む、Branch2のみのグループを分類することができた。
図11(B)のグループの分類で残った、「X_平均」>45の条件を満たす、「No.1」、「No.3」、「No.4」、「No.5」及び「No.6」を含む図11(C)のグループに対して、次に、既に使用した「X_平均」以外の特徴量について分類を試みると、「Y_傾き」の特徴量において、「Y_傾き」が0.4未満か否かにおいて、「No.1」、「No.3」、「No.4」及び「No.6」を含む、図11(D)のBranch1のみのグループと、「No.7」を含む図11(E)のBranch2のみのグループに分類できた。この段階でBranch1とBranch2は全て分離して分類することができたことになる。すなわち、図11の決定木からBranch1のグループの分類条件(「X_平均>45」AND「Y_傾き<0.4」)を抽出し、Branch1の操作を実行する条件として推定することができる。また、図11の決定木からBranch2のグループの分類条件(「X_平均<=45」OR「X_平均>45」AND「Y_傾き>=0.4」)を抽出し、Branch2の操作を実行する条件として推定することができる。
図11においては、分岐先が異なる操作が全て異なる分類になるまで決定木を生成する場合を説明したが、分岐条件の抽出には、分割回数の制限、ジニ係数/エントロピー等の評価値に対するしきい値の制限等を加えてもよい。また、複数の決定木に基づきそれぞれ分岐条件を抽出して、複数の候補としてユーザに提示してもよい。なお、同じ分岐先の操作がなるべく同じ分類になるように特徴量とその閾値を選択する方法には、決定木のほかに、判別分析やSVM(Support Vector Machine)等の分類器の学習アルゴリズムを用いることもできる。
イベント解析装置10のユーザは、抽出された分岐条件に基づき、分岐に係る操作のSOPを容易に生成又は更新することが可能となる。
次に、図12を用いて、操作の開始条件の抽出を説明する。図12は、実施形態のイベント解析装置における操作の開始条件を抽出するための入力データの一例を示す図である。
図12において、図12(A)は、操作列における操作開始の操作手順を示している。また、図12(B)は、イベントログデータから抽出された待機又は実行の時間である。
図12(A)において、ノードCとノードDは直列接続される操作手順を示している。それぞれのノードの実施回数は3回である。ノードDの操作は、ノードCの操作が終了してから待機時間を含む場合があるものとする。待機は、例えばノードCの操作が終了してから所定時間以上ノードDの操作が操作されない状態をいう。オペレータはプロセスデータが所定の状態であることを確認してノードDの操作を実施したり、操作を待機したりする。ここでは、ノードCの操作が終了してから10分間以上ノードDの操作が操作されない場合、ノードDの操作の開始条件を推定するものとする。
図12(B)において、「No」のデータ項目は、操作の回数を示す。「待機/実行」のデータ項目は、待機が実行された(ノードCの操作が終了してからノードDの操作が開始されるまで10分以上の時間があった)場合「待機」となり、待機が実行されない(ノードCの操作が終了してからノードDの操作が開始されるまで10分未満であった)場合「実行」となる。
「待機/実行時間」のデータ項目は、「待機/実行」のデータ項目における「待機」が判断された時間と、「待機/実行」のデータ項目における「実行」が判断された時間である。待機が判断された時間とはノードCの操作が終了してからノードDの操作が開始されるまでにオペレータが待機を判断した時間であり、図12では、ノードCの操作が終了した時間を「開始時刻」として、開始時刻から5分後を「終了時刻」としている。一方、実行が判断された時間とはノードDの操作を開始する前にオペレータが実行を判断した時間であり、ノードDの操作を開始した時間を「終了時刻」として、終了時刻から5分前を「開始時刻」としている。
なお、「待機/実行時間」のデータ項目の設定方法はオペレータの待機又は実行の判断をしたと推測される時間を設定するものであれば上記に限定されるものではない。例えば、終了した操作(ノードCの操作)の種類や開始する操作(ノードDの操作)の種類に応じて開始時刻や終了時刻の設定方法を変更するようにしてもよい。
図12における「待機/実行時間」の設定が完了した後は、図10で説明した方法と同様に、操作の待機又は実行に係るプロセスデータの特徴量を算出し、図11で説明した方法と同様に、待機又は実行を分類するための特徴量の条件(待機条件又は実行条件)を抽出する。
イベント解析装置10のユーザは、抽出された待機条件又は実行条件に基づき、待機又は実行の操作手順に係るSOPを容易に生成又は更新することが可能となる。
次に、図13を用いて、操作の終了条件の抽出を説明する。図13は、実施形態のイベント解析装置における操作の終了条件を抽出するための入力データの一例を示す図である。
図13において、図13(A)は、操作列における操作終了の操作手順を示している。また、図13(B)は、イベントログデータから抽出された継続又は終了の時間である。
図13(A)において、ノードCとノードDは直列接続される操作手順を示している。それぞれのノードの実施回数は3回である。ノードDの操作は、ノードDの操作が開始されてから継続するか終了するかの判断を含む場合があるものとする。継続は、例えばノードDの操作が開始してから所定時間以上ノードDの操作を継続する状態をいう。オペレータはプロセスデータが所定の状態になったか否かを確認してノードDの操作を継続したり終了したりする。ここでは、ノードDの操作を開始してから10分間以上ノードDの操作が操作された場合、ノードDの操作の終了条件を推定するものとする。
図13(B)において、「No」のデータ項目は、操作の回数を示す。「継続/終了」のデータ項目は、継続が実行された(ノードDの操作が開始されてからノードDの操作が終了されるまで10分以上の時間があった)場合「継続」となり、終了が実行された(ノードDの操作が開始されてからノードDの操作が終了されるまで10分未満の時間であった)場合「終了」となる。
「継続/終了時間」のデータ項目は、「継続/終了」のデータ項目における「継続」が判断された時間と、「継続/終了」のデータ項目における「終了」が判断された時間である。継続が判断された時間とはノードDの操作が開始されてからノードDの操作が終了されるまでにオペレータが継続を判断した時間であり、図13では、ノードDの操作が開始された時間を「開始時刻」として、開始時刻から5分後を「終了時刻」としている。一方、終了が判断された時間とはノードDの操作を終了する前にオペレータが終了を判断した時間であり、ノードDの操作を終了した時間を「終了時刻」として、終了時刻から5分前を「開始時刻」としている。
なお、「継続/終了時間」のデータ項目の設定方法はオペレータの継続又は終了の判断をしたと推測される時間を設定するものであれば上記に限定されるものではない。例えば、継続又は終了した操作(ノードDの操作)の種類に応じて開始時刻や終了時刻の設定方法を変更するようにしてもよい。
図13における「継続/終了時間」の設定が完了した後は、図10で説明した方法と同様に、操作の継続又は終了に係るプロセスデータの特徴量を算出し、図11で説明した方法と同様に、継続又は終了を分類するための特徴量の条件(継続条件又は終了条件)を抽出する。
イベント解析装置10のユーザは、抽出された継続条件又は終了条件に基づき、継続又は終了の操作手順に係るSOPを容易に生成又は更新することが可能となる。
以上説明した様に、本実施形態のイベント解析装置は、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集部と、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析部と、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出部と、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類部と、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築部と、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集部と、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定部とを備えることにより、操作を行なうための判断基準を自動的に抽出し、操作の標準化をサポートすることができる。
なお、上述したイベント解析装置10は、上述した機能を有する装置であればよく、例えば、複数の装置の組合せで構成されてそれぞれの装置を通信可能に接続したシステムで実現されるものであってもよい。また、イベント解析装置10は、図1で説明した、制御システム17等の機能の一部として実現されるものであってもよい。
また、本実施形態のイベント解析方法は、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集ステップと、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析ステップと、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出ステップと、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類ステップと、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築ステップと、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集ステップと、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定ステップとを含むことにより、操作を行なうための判断基準を自動的に抽出し、操作の標準化をサポートすることができる。
なお、上述したイベント解析方法は、各ステップの実行順序を限定するものではなく、各ステップの実行順序は任意に実行することができる。イベント解析方法は、例えば、ネットワーク等で接続された複数の装置において実行されるものであってもよい。
また、本実施形態で説明した装置を構成する機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
1 イベント解析システム
10 イベント解析装置
11 イベントログデータベース
12 解析結果データベース
13 操作列データベース
14 分類結果データベース
15 操作手順データベース
16 表示装置
17 制御システム
18 ヒストリアン
19 プロセスデータベース
101 イベント収集部
102 イベント保存部
103 イベント解析部
1031 基本単位操作解析部
1032 単位操作解析部
104 操作列抽出部
105 操作列分類部
106 操作手順構築部
107 操作手順出力部
108 操作条件解析モジュール
1081 プロセスデータ収集部
1082 プロセスデータ保存部
1083 操作条件推定部
1084 操作条件出力部
10a CPU
10b RAM
10c ROM
10d HDD
10e 表示装置
10f 入力装置
10g 通信I/F
10h バス

Claims (7)

  1. プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集部と、
    収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析部と、
    解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出部と、
    抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類部と、
    分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築部と、
    前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集部と、
    収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定部と
    を備え、
    前記操作条件推定部は、前記操作が開始される開始条件、前記操作を終了する終了条件、及び前記操作が分岐する分岐条件の少なくとも1つを推定する、
    イベント解析装置。
  2. 前記操作条件推定部は、収集された複数の前記プロセスデータの特徴量を抽出し、抽出した前記特徴量と前記操作との関係から前記実行条件を推定する、請求項1に記載のイベント解析装置。
  3. 前記操作条件推定部は、抽出した前記特徴量と前記操作との関係を複数の段階で評価して前記実行条件を推定する、請求項2に記載のイベント解析装置。
  4. プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集部と、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析部と、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出部と、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類部と、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築部と、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集部と、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定部と、を具備し、前記操作条件推定部は、前記操作が開始される開始条件、前記操作を終了する終了条件、及び前記操作が分岐する分岐条件の少なくとも1つを推定する、イベント解析装置、
    を備えるイベント解析システム。
  5. イベント収集部が、プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集ステップと、
    イベント解析部が、収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析ステップと、
    操作列抽出部が、解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出ステップと、
    操作列分類部が、抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類ステップと、
    操作手順構築部が、分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築ステップと、
    プロセスデータ収集部が、前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集ステップと、
    操作条件推定部が、収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定ステップと
    を含み、
    前記操作条件推定ステップは、操作条件推定部が、前記操作が開始される開始条件、前記操作を終了する終了条件、及び前記操作が分岐する分岐条件の少なくとも1つを推定する、
    イベント解析方法。
  6. プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集処理と、
    収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析処理と、
    解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出処理と、
    抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類処理と、
    分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築処理と、
    前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集処理と、
    収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定処理と
    をコンピュータに実行させ、
    前記操作条件推定処理は、前記操作が開始される開始条件、前記操作を終了する終了条件、及び前記操作が分岐する分岐条件の少なくとも1つを推定する、
    イベント解析プログラム。
  7. プラントのオペレータによる操作イベントのログデータを収集するイベント収集処理と、
    収集された前記ログデータに基づき、前記操作イベントの操作方法又は操作意図を解析するイベント解析処理と、
    解析された所定期間毎の前記操作方法又は前記操作意図を、時系列の操作列として抽出する操作列抽出処理と、
    抽出された前記操作列の中から操作の順序が類似した前記操作列を分類する操作列分類処理と、
    分類された前記操作列に基づき、前記オペレータの操作手順を構築する操作手順構築処理と、
    前記プラントのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集処理と、
    収集された前記プロセスデータに基づき、構築された前記操作手順の操作が実行される実行条件を推定する操作条件推定処理と
    をコンピュータに実行させ、
    前記操作条件推定処理は、前記操作が開始される開始条件、前記操作を終了する終了条件、及び前記操作が分岐する分岐条件の少なくとも1つを推定する、
    イベント解析プログラムを記録した記録媒体。
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