JP7136380B1 - 産業プラント用操作アシストシステム - Google Patents

Abstract

産業プラント用操作アシストシステムは、フォースフィードバックを用いて、熟練者の適切な操作を経験の浅いオペレータでも模倣できるようにアシストする。このシステムは、入力信号を送信する操作スイッチと、操業信号を継続的に送信するプログラマブルロジックコントローラと、入力信号と操業信号とに基づいてアシスト信号を送信するアシスト装置と、アシスト信号に基づいて振動する指輪型ウェアラブルデバイスと、を備える。アシスト装置は、産業プラントの現在の操業状態を計算し、熟練操作情報から現在の操業状態に関連付いた適切な入力値範囲を抽出し、前記操作スイッチから受信した入力信号に含まれる入力値が適切な入力値範囲に含まれていない場合に、アシスト信号として異常信号を指輪型ウェアラブルデバイスへ送信する。

Description

本発明は、産業プラント用操作アシストシステムに関する。

工業活動に必要な素材や資源を生産する産業プラント（鉄鋼プラント、発電プラント、石油プラント、化学プラント等）が知られている。産業プラントのプラント監視制御システムは、制御ネットワークを介して、プラントを構成する多数のフィールド機器（アクチュエータやセンサを含む）が接続された入出力装置（Ｉ／Ｏ）や、多数のフィールド機器を制御するプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣと記す）が相互に接続された構成を備える。

オペレータは、産業プラントの監視および制御のための操作を行う。従来のオペレータの操作は、操作盤のランプ表示、操作盤のパラメータ表示、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）の画面表示、および生産される材の状態を目視で確認し、オペレータの暗黙知（カン・コツ・ノウハウ）を頼りにアクチュエータに対する操作量を操作盤のハンドルやボタンで調整するものであった。そのため、経験年数が少なく作業熟練度が低いオペレータが、熟練オペレータが会得している暗黙知による操業中の判断を模倣できることが望まれる。

このような課題に対して、特許文献１は、圧延ラインの総合診断システムを開示している。この総合診断システムは、知識ベースに基づいて異常原因を推定し、画面上にガイダンスを表示して取るべき処置をオペレータに提示する。

日本特開平４－９２１４号公報

しかしながら、特許文献１の総合診断システムでは、材の状態を注視しなければならない状況下において、画面上に表示されたガイダンスを見過ごすおそれがある。その結果、誤操作に気づかないおそれがある。そのためガイダンス表示だけではオペレータへのアシストは十分とはいえない。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、材の状態を注視しなければならない状況下において、経験の浅いオペレータが熟練者の適切な操作を模倣できる産業プラント用操作アシストシステムを提供することを目的とする。

上記目的の達成のため、本発明に係る産業プラント用操作アシストシステムは以下のように構成される。

産業プラント用操作アシストシステムは、操作スイッチと、プログラマブルロジックコントローラと、アシスト装置と、指輪型ウェアラブルデバイスとを備える。

前記操作スイッチは、オペレータに入力された入力値を含む入力信号を送信する。

前記プログラマブルロジックコントローラは、前記操作スイッチと接続する。前記プログラマブルロジックコントローラは、前記入力信号に基づいて産業プラントを制御する。前記プログラマブルロジックコントローラは、前記産業プラントの操業状態に関する操業信号を継続的に前記アシスト装置へ送信する。

前記オペレータが身に着けるための前記指輪型ウェアラブルデバイスは、前記アシスト装置と無線で接続する。指輪型ウェアラブルデバイスは、アシスト信号に基づいて振動する。

前記アシスト装置は、前記操作スイッチと前記プログラマブルロジックコントローラとに接続する。前記アシスト装置は、前記産業プラントの操業状態と前記操作スイッチの適切な入力値範囲とを関連付けた熟練操作情報を有する。前記アシスト装置は、少なくとも１つの前記操業信号に基づいて前記産業プラントの現在の操業状態を計算する。前記アシスト装置は、前記熟練操作情報から前記現在の操業状態に関連付いた前記適切な入力値範囲を抽出する。前記アシスト装置は、前記操作スイッチから受信した前記入力信号に含まれる前記入力値が前記適切な入力値範囲に含まれていない場合に、前記アシスト信号として異常信号を前記指輪型ウェアラブルデバイスへ送信する。

本発明に係る産業プラント用操作アシストシステムによれば、オペレータが現在の操業状態に対応する適切な入力値範囲を逸脱した操作をした場合に、指輪型ウェアラブルデバイスを振動させることができる。このようなフォースフィードバックによれば、材の状態を注視しなければならない状況下において、触覚の敏感な指へ刺激を伝えることで、単に視覚的に伝達する場合に比して、インタラクティブかつ直感的にオペレータをアシストすることができる。また、複数の指に異なる役割の指輪型ウェアラブルデバイスを装着することで、多数の情報をオペレータに伝達することもできる。
本発明によれば、経験の浅いオペレータは、熟練者の会得している暗黙知（カン・コツ・ノウハウ）に基づく現在の操業状態に応じた適切な操作を模倣できる。その結果、生産ラインの製品品質向上、生産性の向上、および操業トラブルの減少を達成することができる。

本発明の実施の形態１に係る産業プラント用操作アシストシステムの構成図である。 本発明の実施の形態１に係る指輪型ウェアラブルデバイスの振動を用いた操作開始の通知について説明するための図である。 本発明の実施の形態１に係る処理フローを説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る指輪型ウェアラブルデバイスの振動パターンを説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるロータリースイッチの操作アシスト例について説明するための図である。 本発明の実施の形態３に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるプッシュ式モーメンタリースイッチの操作アシスト例について説明するための図である。 本発明の実施の形態３に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるトグル式モーメンタリースイッチの操作アシスト例について説明するための図である。 本発明の実施の形態４に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるプッシュ式オルタネートスイッチの操作アシスト例について説明するための図である。 本発明の実施の形態４に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるトグル式オルタネートスイッチの操作アシスト例について説明するための図である。 本発明の実施の形態５に係る指輪型ウェアラブルデバイスによる実行スイッチの操作アシスト例について説明するための図である。 各実施の形態におけるＰＬＣ、操作機器、アシスト装置、指輪型ウェアラブルデバイスがそれぞれ有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。但し、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数にこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
（システム構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る産業プラント用操作アシストシステムの構成図である。
産業プラントのプラント監視制御システム１は、アクチュエータ２、入出力装置３、プログラマブルロジックコントローラ４（以下、ＰＬＣ４）、コンピュータネットワーク５（以下、ネットワーク５）、操作機器６、アシスト装置７、指輪型ウェアラブルデバイス８を備える。

各装置の接続関係について説明する。アクチュエータ２は、入出力装置３を介してＰＬＣ４に接続する。ＰＬＣ４は、ネットワーク５を介して操作機器６およびアシスト装置７に接続する。操作機器６は、ネットワーク５を介してＰＬＣ４およびアシスト装置７に接続する。アシスト装置７は、ネットワーク５を介してＰＬＣ４と操作機器６と指輪型ウェアラブルデバイス８とに接続する。特に、アシスト装置７と指輪型ウェアラブルデバイス８とは無線で接続する。

アクチュエータ２は、産業プラント（例えば鉄鋼プラント）を構成するモーター、電磁弁、油圧装置などである。

ＰＬＣ４は、操作機器６から入力信号１２を受信し、入力信号１２に基づいてアクチュエータ２を制御する。また、ＰＬＣ４は、産業プラントの操業状態に関する操業信号１１を継続的にアシスト装置７へ送信する。

操作機器６は、操作盤６１およびヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）装置６２の少なくとも１つを備える。操作盤６１はハードウェアとしての操作スイッチ６０を含む。ＨＭＩ装置６２は、モニタ上に操作可能に表示されるソフトウェアとしての操作スイッチ６０を含む。操作スイッチ６０は、産業プラントを操業するオペレータに入力された入力値を含む入力信号１２を、ＰＬＣ４およびアシスト装置７へ送信する。

アシスト装置７は、操作スイッチ６０の入力信号１２とＰＬＣ４の操業信号１１とを受信する。アシスト装置７は、入力信号１２と操業信号１１とに基づいてアシスト信号１３を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。

指輪型ウェアラブルデバイス８は、オペレータが身に着けるためのデバイスであり、好ましくは指に装着するスマートリングである。指輪型ウェアラブルデバイス８は、アシスト装置７からアシスト信号１３を受信し、アシスト信号１３に基づいて振動する。

産業プラント用操作アシストシステム１０は、主にＰＬＣ４、操作スイッチ６０、アシスト装置７、指輪型ウェアラブルデバイス８の連携により実現される。

アシスト装置７は、後述する熟練操作情報７０、操業状態計算部７１、アシスト処理部７２を備える。アシスト装置７は、熟練操作情報７０、操業状態計算部７１、アシスト処理部７２が連携してその機能を発揮し、現在の操業状態に応じて熟練操作情報７０に基づいて決定されたアシスト信号を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。アシスト装置７は、例えばエキスパートシステムや機械学習システムにより実現される。例えば、エキスパートシステムは、専門知識がデータ化された知識ベースと、知識ベースから得たデータから正解と思われるデータを導き出す推論エンジンとを備える。ここで、知識ベースは熟練操作情報７０に相当し、推論エンジンは操業状態計算部７１およびアシスト処理部７２に相当する。

本実施形態におけるアシスト装置７は、２つのアシスト機能を実現する。第１のアシスト機能は、オペレータによる操作スイッチ６０の不適切な操作をフォースフィードバックにより警告する。第２のアシスト機能は、産業プラントの操業状態が異常状態に近づいている場合にオペレータに操作スイッチ６０の操作開始を促す。

（第１のアシスト機能）
まず、上述した第１のアシスト機能を実現するための構成について説明する。

熟練操作情報７０は、産業プラントの操業状態と操作スイッチ６０の適切な入力値範囲とを関連付けた情報の集合である。熟練操作情報７０は、熟練オペレータの知識をデータ化した情報である。この知識は、操業の安定性あるいは品質が高かったとされる過去実績データや操業履歴（操作タイミング、操作量）などを含む。すなわち、適切な入力値範囲とは、産業プラントの操業状態に応じた熟練オペレータによる操作スイッチ６０の操作状態に関するデータである。熟練操作情報７０は、操業状態毎に適切な入力値範囲を計算するために用いられる。熟練操作情報７０は、例えば、熟練オペレータの知識を蓄積したエキスパートシステムの知識ベース、熟練オペレータの操作を教師データとして機械学習により学習されたデータ、または操業状態と該操業状態に対応する熟練オペレータの知識とを関連付けたテーブルデータなどである。

操業状態計算部７１は、少なくとも１つの操業信号に基づいて、産業プラントの現在の操業状態を計算する。

アシスト処理部７２は、熟練操作情報７０から現在の操業状態に関連付いた適切な入力値範囲を抽出する。次に、アシスト処理部７２は、操作スイッチ６０から受信した入力信号に含まれる入力値が適切な入力値範囲に含まれているか否かを判定する。次に、アシスト処理部７２は、操作スイッチ６０から受信した入力信号に含まれる入力値が適切な入力値範囲に含まれていない場合に、アシスト信号として異常信号を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。指輪型ウェアラブルデバイス８は異常信号に応じて振動し、オペレータの触覚を刺激する。

このような構成によれば、オペレータの操作が適切か否かをリアルタイムに判定できる。操作スイッチ６０が現在の操業状態に対応する適切な入力値範囲を超えて操作された場合に、操作スイッチ６０の過大な操作をオペレータの触覚にフォースフィードバックにより警告することができる。特に、材の状態を注視しなければならず、ガイダンス表示を見過ごしやすい状況下において、経験の浅いオペレータが熟練者の適切な操作を模倣することをアシストできる。

（第２のアシスト機能）
次に、図１および図２を参照して、上述した第２のアシスト機能を実現するための構成について説明する。上述した第１のアシスト機能は、操作スイッチ６０を操作中のオペレータをアシストする。ところで、操作スイッチ６０が操作されていない状況であっても、現在の操業状態が異常状態に近づいている場合は、オペレータに操作開始を注意喚起できることが望ましい。そのため、第２のアシスト機能は、産業プラントの操業状態が異常状態に近づいている場合にオペレータに操作スイッチ６０の操作開始を促す。

熟練操作情報７０は、蓄積された操業信号に基づいて、現在の操業状態が異常状態に近づいているかを判定可能な情報（操業状態の時間的な変化傾向、所定パラメータのしきい値）を含む。

アシスト処理部７２は、一定時間以上、操作スイッチ６０から入力信号を受信していない場合に、産業プラントの現在の操業状態が異常状態に近づいているかを判定する。
例えば、現在の操業状態が異常状態に近づいているか否かは、操業状態の時間的な変化傾向に基づき所定時間内に異常状態に達するか否か、所定パラメータがしきい値を超えているか否か、などに基づいて判定可能である。アシスト処理部７２は、現在の操業状態が異常状態に近づいていると判定された場合に、アシスト信号としてオペレータに操作スイッチ６０への入力を促す異常予測信号を送信する。指輪型ウェアラブルデバイス８は異常予測信号に応じて振動し、オペレータの触覚を刺激する。なお、振動の意味の区別がつくように、第２のアシスト機能による振動パターンは、第１のアシスト機能よる振動パターンと異なる周期であることが望ましい。

このような構成によれば、図２に示すように、オペレータが無操作状態である場合でも、操業状態の変化傾向を分析して、操作スイッチ６０の操作が必要とされたタイミングで操作開始を促すアシスト信号を送信することができる。アシスト装置７は、指輪型ウェアラブルデバイス８を第２のアシスト機能に応じた振動パターンで振動させることで、オペレータに操作開始の必要性を注意喚起する。このように、第２のアシスト機能は、熟練オペレータの知識に基づいて、経験の少ないオペレータをアシストできる。

（処理フロー）
図３のフローチャートを参照して、上述した第１のアシスト機能および第２のアシスト機能を実現する処理フローについて説明する。第１のアシスト機能は、ステップＳ１００～ステップＳ１３０の処理により実現される。第２のアシスト機能は、ステップＳ１００、ステップＳ１１０、ステップＳ１４０～ステップＳ１６０の処理により実現される。図３の処理フローは繰り返し実行される。

アシスト装置７は、継続してＰＬＣ４から操業信号を受信する。ステップＳ１００において、アシスト装置７は、受信した操業信号および過去に計算された操業状態に基づいて産業プラントの現在の操業状態を計算する。

ステップＳ１１０において、アシスト装置７は、オペレータによる操作スイッチ６０の操作があったか否かを判定する。判定条件が成立する場合は、ステップＳ１２０の処理が実行される。

ステップＳ１２０において、アシスト装置７は、操作スイッチ６０から受信した入力信号に含まれる入力値が適切な入力値範囲を逸脱しているか否かを判定する。具体的には、まず、アシスト処理部７２は、熟練操作情報７０から現在の操業状態に関連付いた適切な入力値範囲を抽出する。次に、アシスト処理部７２は、入力値が適切な入力値範囲を逸脱しているか否かを判定する。判定条件が成立する場合は、ステップＳ１３０の処理が実行される。

ステップＳ１３０において、アシスト装置７は、アシスト信号１３として異常信号１４を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する（図４）。指輪型ウェアラブルデバイス８は、アシスト装置７から異常信号１４を受信する。指輪型ウェアラブルデバイス８は、異常信号１４を受信した場合に、警告パターン１５（第１パターン）で振動する（図４）。その後、ステップＳ１００の処理が再実行される。

なお、ステップＳ１２０の判定条件が成立しない場合は、オペレータによる操作は適正である。この場合、アシスト信号は送信されることなく、ステップＳ１００の処理が再実行される。

一方、ステップＳ１１０の判定条件が成立しない場合は、ステップＳ１４０の処理が実行される。

ステップＳ１４０において、アシスト装置７は、Ｎ秒以上オペレータによる入力が無いか否かを判定する。アシスト処理部７２は、Ｎ秒以上、操作スイッチ６０から入力信号を受信していない場合に、ステップＳ１５０の処理を実行する。ステップＳ１４０の判定条件が成立しない場合は、ステップＳ１００の処理が再実行される。

ステップＳ１５０において、アシスト装置７は、オペレータに操作の開始を促す必要があるか否かを判定する。アシスト処理部７２は、熟練操作情報７０に基づいて、産業プラントの現在の操業状態が異常状態に近づいているかを判定する。判定条件が成立する場合は、ステップＳ１６０の処理が実行される。

ステップＳ１６０において、アシスト装置７は、アシスト信号１３としてオペレータに操作スイッチ６０への入力を促す異常予測信号１６を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する（図４）。指輪型ウェアラブルデバイス８は、アシスト装置７から異常予測信号１６を受信する。指輪型ウェアラブルデバイス８は、異常予測信号１６を受信した場合に、通知パターン１７（第１パターンと異なる周期の第２パターン）で振動する（図４）。

なお、ステップＳ１５０の判定条件が成立しない場合は、アシスト信号は送信されることなく、本ルーチンは一旦終了するが、次の制御周期において再び実行される。

以上説明したように、本実施形態に係る産業プラント用操作アシストシステム１０によれば、上述した第１のアシスト機能と、第２のアシスト機能により、経験の浅いオペレータを熟練オペレータの知識に基づいてアシストできる。そのため、経験の浅いオペレータであっても、現在の操業状態に応じた熟練者の適切な操作を模倣できる。その結果、生産ラインの製品品質向上、生産性の向上、および操業トラブルの減少を達成することができる。

（変形例）
本実施形態では、第１のアシスト機能と第２のアシスト機能の両方を備えることとしているが、いずれか一方の機能のみを備えることとしてもよい。

実施の形態２．
（ロータリースイッチ）
図１および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。図５は、本発明の実施の形態２に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるロータリースイッチの操作アシスト例について説明するための図である。

本実施形態のシステムは、図１に示す操作スイッチ６０およびアシスト装置７に関する以下の構成を除き、基本的に実施の形態１と同様である。

本実施形態において、操作スイッチ６０はロータリースイッチ２０であり、操作スイッチ６０の入力値は回転角度値である。ロータリースイッチ２０は、オペレータの操作に応じた回転角度値を含む入力信号１２を送信する。

上述した熟練操作情報７０の適切な入力値範囲２１は、ロータリースイッチ２０の回転角度しきい値２２を含む。すなわち、熟練操作情報７０は、産業プラントの操業状態とロータリースイッチ２０の回転角度しきい値２２とを関連付けた情報の集合を含む。

アシスト装置７のアシスト処理部７２は、熟練操作情報７０から現在の操業状態に関連付いた回転角度しきい値２２を抽出する。

次に、アシスト処理部７２は、ロータリースイッチ２０から受信した入力信号１２に含まれる回転角度値が回転角度しきい値２２以内であるか否かを判定する。

次に、アシスト処理部７２は、ロータリースイッチ２０から受信した入力信号１２に含まれる回転角度値が回転角度しきい値を超えた場合に、アシスト信号１３として異常信号１４（図４）を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。指輪型ウェアラブルデバイス８は異常信号１４に応じて振動し、オペレータの触覚を刺激する。

例えば、図５に示すように、ロータリースイッチ２０の回転角度値が適切な入力値範囲２１に含まれている場合は、指輪型ウェアラブルデバイス８は振動しない。一方、ロータリースイッチ２０の回転角度値が回転角度しきい値２２を超えた時点から、指輪型ウェアラブルデバイス８は振動する。これによれば、オペレータの不適切な操作は、フォースフィードバックを用いて警告される。そのため、適切な操作範囲を逸脱してロータリースイッチ２０が操作されることを抑止できる。

実施の形態３．
（モーメンタリースイッチ）
図１および図６を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。図６は、本発明の実施の形態３に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるプッシュ式モーメンタリースイッチの操作アシスト例について説明するための図である。

本実施形態のシステムは、図１に示す操作スイッチ６０およびアシスト装置７に関する以下の構成を除き、基本的に実施の形態１と同様である。

本実施形態において、操作スイッチ６０はプッシュ式モーメンタリースイッチ３０であり、操作スイッチ６０の入力値はＯＮ値である。プッシュ式モーメンタリースイッチ３０は、オペレータが押している間だけＯＮ値を含む入力信号１２を送信する。

上述した熟練操作情報７０の適切な入力値範囲は、プッシュ式モーメンタリースイッチ３０のＯＮ値継続許容期間を含む。すなわち、熟練操作情報７０は、産業プラントの操業状態とプッシュ式モーメンタリースイッチ３０のＯＮ値継続許容期間とを関連付けた情報の集合を含む。

アシスト装置７のアシスト処理部７２は、熟練操作情報７０から現在の操業状態に関連付いたＯＮ値継続許容期間を抽出する。図６に示す例では、ＯＮ値継続許容期間は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間である。

次に、アシスト処理部７２は、プッシュ式モーメンタリースイッチ３０からＯＮ値を含む入力信号１２がＯＮ値継続許容期間を超えて継続入力されているか否かを判定する。

次に、アシスト処理部７２は、ＯＮ値継続許容期間を超えてプッシュ式モーメンタリースイッチ３０からＯＮ値を含む入力信号１２が継続入力された場合に、アシスト信号１３として異常信号１４（図４）を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。

例えば、図６に示す例では、ＯＮ値継続許容期間は時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間である。時刻Ｔ２を超えてＯＮ値を含む入力信号１２が継続入力された場合、指輪型ウェアラブルデバイス８は時刻Ｔ２を超えた時点から振動する。これによれば、オペレータの不適切な操作は、フォースフィードバックを用いて警告される。そのため、適切な操作範囲を逸脱してプッシュ式モーメンタリースイッチ３０が操作されることを抑止できる。

（変形例）
ところで、上述した実施の形態３のシステムにおいては、操作スイッチ６０としてプッシュ式モーメンタリースイッチ３０を用いている。しかしながら、図７に示すように、操作スイッチ６０としてトグル式モーメンタリースイッチ３１を用いてもよい。

実施の形態４．
（オルタネートスイッチ）
図１および図８を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。図８は、本発明の実施の形態４に係る指輪型ウェアラブルデバイスによるプッシュ式オルタネートスイッチの操作アシスト例について説明するための図である。

本実施形態のシステムは、図１に示す操作スイッチ６０およびアシスト装置７に関する以下の構成を除き、基本的に実施の形態１と同様である。

本実施形態において、操作スイッチ６０はプッシュ式オルタネートスイッチ４０であり、プッシュ式オルタネートスイッチ４０は、オペレータが押すたびにＯＮ値を含む入力信号１２とＯＦＦ値を含む入力信号１２とを交互に送信する。

上述した熟練操作情報７０の適切な入力値範囲（適正な入力値データ）は、プッシュ式オルタネートスイッチ４０の適切な状態値（ＯＮ値またはＯＦＦ値）を含む。すなわち、熟練操作情報７０は、産業プラントの操業状態と、プッシュ式オルタネートスイッチ４０の適切な状態値（ＯＮ値またはＯＦＦ値）と、を関連付けた情報の集合を含む。

アシスト装置７のアシスト処理部７２は、熟練操作情報７０から現在の操業状態に関連付いた適切な状態値（ＯＮ値またはＯＦＦ値）を抽出する。図８に示す例では、プッシュ式オルタネートスイッチ４０の適切な状態値は、時刻Ｔ３前後においてＯＦＦ値である。

次に、アシスト処理部７２は、プッシュ式オルタネートスイッチ４０から受信した入力信号１２に含まれる状態値（ＯＮ値またはＯＦＦ値）と、適切な状態値が一致するか否かを判定する。

次に、アシスト処理部７２は、プッシュ式オルタネートスイッチ４０から受信した入力信号１２がＯＮ値を含み、かつ、適切な状態値がＯＦＦ値である場合に、アシスト信号１３として異常信号１４（図４）を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。また、アシスト処理部７２は、プッシュ式オルタネートスイッチ４０から受信した入力信号１２がＯＦＦ値を含み、かつ、適切な状態値がＯＮ値である場合に、アシスト信号１３として異常信号１４を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。

例えば、図８に示す例では、プッシュ式オルタネートスイッチ４０は、時刻Ｔ３においてオペレータに押されてＯＮ値を含む入力信号１２を出力している。一方、時刻Ｔ３において適切な状態値はＯＦＦ値である。すなわち、時刻Ｔ３におけるオペレータの操作は不適切である。そのため、指輪型ウェアラブルデバイス８は時刻Ｔ３時点から振動する。これによれば、オペレータの不適切な操作は、フォースフィードバックを用いて警告される。そのため、適切な操作範囲を逸脱してプッシュ式オルタネートスイッチ４０が操作されることを抑止できる。

（変形例）
ところで、上述した実施の形態４のシステムにおいては、操作スイッチ６０としてプッシュ式オルタネートスイッチ４０を用いている。しかしながら、図９に示すように、操作スイッチ６０としてトグル式オルタネートスイッチ４１を用いてもよい。

実施の形態５．
（実行スイッチ）
図１および図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。図１０は、本発明の実施の形態５に係る指輪型ウェアラブルデバイスによる実行スイッチの操作アシスト例について説明するための図である。

本実施形態のシステムは、図１に示す操作機器６が設定スイッチ５１を備える点、および、操作スイッチ６０およびアシスト装置７に関する以下の構成を除き、基本的に実施の形態１と同様である。

設定スイッチ５１は、設定値を入力可能である。本実施形態において、操作スイッチ６０は実行スイッチ５０である。実行スイッチ５０は、オペレータに押されて、設定スイッチに入力された設定値を含む入力信号１２を送信する。

上述した熟練操作情報７０の適切な入力値範囲（適切な入力値データ）は、設定スイッチ５１に入力される設定値の適正値範囲を含む。すなわち、熟練操作情報７０は、産業プラントの操業状態と設定スイッチ５１に入力される設定値の適正値範囲とを関連付けた情報の集合を含む。

アシスト装置７のアシスト処理部７２は、熟練操作情報７０から現在の操業状態に関連付いた適正値範囲を抽出する。

次に、アシスト処理部７２は、実行スイッチ５０から受信した入力信号１２に含まれる設定値が、適正値範囲に含まれているか否かを判定する。

次に、アシスト処理部７２は、実行スイッチ５０から受信した入力信号１２に含まれる設定値が適正値範囲に含まれていない場合に、アシスト信号１３として異常信号１４（図４）を指輪型ウェアラブルデバイス８へ送信する。

図１０には、設定スイッチ５１に入力された設定値が不適切であるにも関わらず、時刻Ｔ４において実行スイッチ５０が押された例が示されている。この場合、時刻Ｔ４におけるオペレータの操作は不適切である。そのため、指輪型ウェアラブルデバイス８は時刻Ｔ４時点から振動する。これによれば、オペレータの不適切な操作は、フォースフィードバックを用いて警告される。そのため、設定値が不適切な状態で実行スイッチ５０が継続して操作されることを抑止できる。

（ハードウェア構成例）
図１１は、上述した各実施の形態のＰＬＣ４、操作機器６、アシスト装置７、指輪型ウェアラブルデバイス８がそれぞれ有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。上述した各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。

処理回路がプロセッサ９１とメモリ９２とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。

処理回路が専用のハードウェア９３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、又はこれらを組み合わせたものである。各機能は処理回路で実現される。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の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で種々変形して実施することができる。

１ プラント監視制御システム
２ アクチュエータ
３ 入出力装置
４ プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）
５ ネットワーク
６ 操作機器
７ アシスト装置
８ 指輪型ウェアラブルデバイス
１０ 産業プラント用操作アシストシステム
１１ 操業信号
１２ 入力信号
１３ アシスト信号
１４ 異常信号
１５ 警告パターン
１６ 異常予測信号
１７ 通知パターン
２０ ロータリースイッチ
２１ 入力値範囲
２２ 回転角度しきい値
２３ ロータリースイッチ
３０ プッシュ式モーメンタリースイッチ
３１ トグル式モーメンタリースイッチ
４０ プッシュ式オルタネートスイッチ
４１ トグル式オルタネートスイッチ
５０ 実行スイッチ
５１ 設定スイッチ
６０ 操作スイッチ
６１ 操作盤
６２ ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）装置
７０ 熟練操作情報
７１ 操業状態計算部
７２ アシスト処理部
９１ プロセッサ
９２ メモリ
９３ ハードウェア

Claims (7)

1. オペレータに入力された入力値を含む入力信号を送信する操作スイッチと、
   前記操作スイッチと接続し、前記入力信号に基づいて産業プラントを制御し、前記産業プラントの操業状態に関する操業信号を継続的に送信するプログラマブルロジックコントローラと、
   前記操作スイッチと前記プログラマブルロジックコントローラとに接続し、前記入力信号と前記操業信号とに基づいてアシスト信号を送信するアシスト装置と、
   前記アシスト装置と無線で接続し、前記アシスト信号に基づいて振動する、前記オペレータが身に着けるための指輪型ウェアラブルデバイスと、を備え、
   前記アシスト装置は、
   前記産業プラントの操業状態と前記操作スイッチの適切な入力値範囲とを関連付けた熟練操作情報を有し、
   少なくとも１つの前記操業信号に基づいて、前記産業プラントの現在の操業状態を計算し、
   前記熟練操作情報から前記現在の操業状態に関連付いた前記適切な入力値範囲を抽出し、
   前記操作スイッチから受信した前記入力信号に含まれる前記入力値が前記適切な入力値範囲に含まれていない場合に、前記アシスト信号として異常信号を前記指輪型ウェアラブルデバイスへ送信すること、
   を特徴とする産業プラント用操作アシストシステム。
2. 前記アシスト装置は、
   一定時間以上、前記操作スイッチから前記入力信号を受信していない場合に、前記産業プラントの前記現在の操業状態が異常状態に近づいているかを判定し、
   前記現在の操業状態が前記異常状態に近づいていると判定された場合に、前記アシスト信号として前記オペレータに前記操作スイッチへの入力を促す異常予測信号を送信すること、
   を特徴とする請求項１に記載の産業プラント用操作アシストシステム。
3. 前記指輪型ウェアラブルデバイスは、
   前記異常信号を受信した場合に、第１パターンで振動し、
   前記異常予測信号を受信した場合に、前記第１パターンと異なる第２パターンで振動すること、
   を特徴とする請求項２に記載の産業プラント用操作アシストシステム。
4. 前記操作スイッチは、回転角度値を含む前記入力信号を送信するロータリースイッチであり、
   前記熟練操作情報の前記適切な入力値範囲は、前記ロータリースイッチの回転角度しきい値を含み、
   前記アシスト装置は、
   前記熟練操作情報から前記現在の操業状態に関連付いた前記回転角度しきい値を抽出し、
   前記ロータリースイッチから受信した前記入力信号に含まれる前記回転角度値が前記回転角度しきい値を超えた場合に、前記アシスト信号として前記異常信号を前記指輪型ウェアラブルデバイスへ送信すること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の産業プラント用操作アシストシステム。
5. 前記操作スイッチは、押している間だけＯＮ値を含む前記入力信号を送信するモーメンタリースイッチであり、
   前記熟練操作情報の前記適切な入力値範囲は、前記モーメンタリースイッチのＯＮ値継続許容期間を含み、
   前記アシスト装置は、
   前記熟練操作情報から前記現在の操業状態に関連付いた前記ＯＮ値継続許容期間を抽出し、
   前記ＯＮ値継続許容期間を超えて前記モーメンタリースイッチからＯＮ値を含む前記入力信号が継続入力された場合に、前記アシスト信号として前記異常信号を前記指輪型ウェアラブルデバイスへ送信すること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の産業プラント用操作アシストシステム。
6. 前記操作スイッチは、押すたびにＯＮ値を含む前記入力信号とＯＦＦ値を含む前記入力信号とを交互に送信するオルタネートスイッチであり、
   前記熟練操作情報の前記適切な入力値範囲は、前記オルタネートスイッチの適切な状態値（ＯＮ値またはＯＦＦ値）を含み、
   前記アシスト装置は、
   前記熟練操作情報から前記現在の操業状態に関連付いた前記適切な状態値を抽出し、
   前記オルタネートスイッチから受信した前記入力信号がＯＮ値を含み、かつ、前記適切な状態値がＯＦＦ値である場合に、前記アシスト信号として前記異常信号を前記指輪型ウェアラブルデバイスへ送信すること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の産業プラント用操作アシストシステム。
7. 設定値を入力可能な設定スイッチを備え、
   前記操作スイッチは、オペレータに押されて前記設定値を含む前記入力信号を送信する実行スイッチであり、
   前記熟練操作情報の前記適切な入力値範囲は、前記設定スイッチに入力される前記設定値の適正値範囲を含み、
   前記アシスト装置は、
   前記熟練操作情報から前記現在の操業状態に関連付いた前記適正値範囲を抽出し、
   前記実行スイッチから受信した前記入力信号に含まれる前記設定値が前記適正値範囲に含まれていない場合に、前記アシスト信号として異常信号を前記指輪型ウェアラブルデバイスへ送信すること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の産業プラント用操作アシストシステム。

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