JP7162312B2 - シーケンス実行状況報知装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、シーケンス実行状況報知装置及びシーケンス実行状況報知プログラムに関する。

水車発電機を備える水力発電設備をはじめとする各種発電設備や、石油化学製品の製造設備には、起動や停止などにおいてシーケンス制御が行われるものが多くある。シーケンスは、シーケンスステップが順次遷移することで実行されるが、遷移が滞ってしまい実行中のシーケンスが停止するといういわゆる渋滞が発生する場合がある。

渋滞が検出される前に、渋滞に至る潜在的な機器の異常を発見するシーケンスモニタ装置が特許文献１に開示されている。このシーケンスモニタ装置は、ロジック回路とタイマ回路とタイムカウンタと演算器を備え、シーケンス制御が行われる被制御機器の起動から停止までの各シーケンスステップにおける機器要素の動作状態を監視し、その機器要素の動作渋滞を検出する。ロジック回路は、現在のシーケンスステップの状態を検出しており、予め設定された渋滞監視設定時間内に次のシーケンスステップへ遷移しない場合にタイマ回路によって警報信号が発せられる。タイムカウンタは、次のシーケンスステップに遷移するまでの機器要素の実動作時間をカウントする。そして演算器は、所定の２つの積算値の差が予定値よりも大きい場合、または起動，停止回数と所定の積算値との関数の傾きが予定値よりも大きくなった場合に警報信号を発する。

特開平８－２２３１１号公報

しかしながら、特許文献１のシーケンスモニタ装置は、上記の通り、次のシーケンスステップに遷移しない場合に警報信号を発しており、渋滞が起きる頻度がそもそも低い設備には必ずしも向いているとは言えない。

そこで、本発明は、渋滞が起きる頻度が低い設備におけるわずかな変化を検知することができるシーケンス実行状況報知装置及びシーケンス実行状況報知プログラムを提供することを目的とする。

本発明のシーケンス実行状況報知装置は、取得部と、基準値記憶部と、相違度算出部と、画像生成部とを備える。取得部は、複数の機器を有する設備でシーケンスステップが順次遷移するシーケンスの実行中に、シーケンスステップが次のシーケンスステップに遷移した遷移タイミングをシーケンスステップの遷移に応答して取得するとともに、複数の機器の各動作に応答して、既に取得された遷移タイミングの中から、動作した機器の動作の直前の遷移タイミングを先行遷移タイミングとして特定し、先行遷移タイミングから、動作した機器の動作までの経過時間を動作タイミング時間として取得する。基準値記憶部は、シーケンスの過去の実行中に動作した複数の機器の各動作について過去の動作タイミング時間である履歴動作タイミング時間に基づいて算出された基準値を、機器の動作と関連付けて記憶する。相違度算出部は、取得部により動作タイミング時間が取得された動作の基準値を、動作タイミング時間の取得に応答して基準値記憶部から特定し、特定した基準値と動作タイミング時間との相違度を算出する。画像生成部は、相違度を表す画像を生成して表示部に表示させる。

シーケンス実行状況報知装置は、履歴情報記憶部と、基準値算出部とを備えることがより好ましい。履歴情報記憶部は、シーケンスの過去の実行中に動作した複数の機器の各動作と、履歴動作タイミング時間とをシーケンス毎に関連付けて記憶する。基準値算出部は、履歴情報記憶部に記憶されている複数の機器の動作の各々について、履歴情報記憶部に記憶されている履歴動作タイミング時間に基づいて基準値を算出する。

シーケンス実行状況報知装置は、特定部を備えることがより好ましい。特定部は、シーケンス制御され、複数の機器を含む機器群の各々の動作に応答して、動作した機器の動作の中から、履歴情報記憶部において履歴動作タイミング時間に関連付けられている動作を特定し、特定された動作を取得部に出力する。取得部は、特定部からの入力に応答して、取得した動作タイミング時間を相違度算出部に出力する。

基準値は、機器の動作が異常である確率を示す異常確率に対応付けられており、基準値算出部は、取得した履歴動作タイミング時間を学習して、基準値を算出することが好ましい。

取得部により取得された動作タイミング時間は、基準値の次回以降の算出に用いる新たな履歴動作タイミング時間とされることが好ましい。

本発明のシーケンス実行状況報知プログラムは、取得ステップと、基準値記憶ステップと、相違度算出ステップと、画像生成ステップとをコンピュータに実行させる。取得ステップは、複数の機器を有する設備でシーケンスステップが順次遷移するシーケンスの実行中に、シーケンスステップが次のシーケンスステップに遷移した遷移タイミングをシーケンスステップの遷移に応答して取得するとともに、複数の機器の各動作に応答して、既に取得された遷移タイミングの中から、動作した機器の動作の直前の遷移タイミングを先行遷移タイミングとして特定し、先行遷移タイミングから、動作した機器の動作までの経過時間を動作タイミング時間として取得する。基準値記憶ステップは、シーケンスの過去の実行中に動作した複数の機器の各動作について過去の動作タイミング時間である履歴動作タイミング時間に基づいて算出された基準値を、機器の動作と関連付けて基準値記憶部に記憶する。相違度算出ステップは、取得ステップにより動作タイミング時間が取得された動作の基準値を、動作タイミング時間の取得に応答して基準値記憶部から特定し、特定した基準値と動作タイミング時間との相違度を算出する。画像生成ステップは、相違度を表す画像を生成して表示部に表示させる。

本発明によれば、渋滞が起きる頻度が低い設備におけるわずかな変化を検知することができる。

発電システムの概略図である。 起動シーケンスの説明図である。 報知装置の機能ブロック図である。 基準値算出部及び相違度算出部での算出の説明図である。 シーケンスの開始時を時間的起点にした動作タイミング時間のグラフである。 直前の遷移タイミングを時間的起点にした動作タイミング時間のグラフである。 表示部に表示される画像の説明図である。 表示部に表示される画像の説明図である。 遷移タイミングピリオドの説明図である。

図１に示す発電システム１０は、本発明の一実施形態である。発電システム１０は、例えば発電所に設けられた発電プラント１１と、発電プラント１１に電気的に接続されたシーケンス実行状況報知ユニット（以下、報知ユニットと称する）１２とを備える。発電プラント１１は、設備の一例である発電設備１５と、発電設備１５にシーケンスを実行させる、すなわち発電設備１５のシーケンス制御等の制御を行うコントローラ１６とを備える。

発電設備１５は、この例では水力発電を行う設備となっており、水車発電機（以下、単に「発電機」と称する）１８Ａ、入口弁１８Ｂ、水車１８Ｃ、送電部１８Ｄ等から構成されている。入口弁１８Ｂは、たとえばダムの取水口（図示無し）と水車１８Ｃとのそれぞれに接続し、開閉することにより、水車１８Ｃへの水の案内と案内停止とを切り替える。送電部１８Ｄは、発電機１８Ａで発生させた電気を、例えば、発電システム１０が設けられている発電所（図示無し）の外部等へ送出する。発電設備１５は、発電機１８Ａ、入口弁１８Ｂ、水車１８Ｃ、送電部１８Ｄの各部や、これらの相互の接続部等に、機器群を有する。例えば、発電機１８Ａには制御装置（図示無し）、空気冷却器（図示無し）、入口弁１８Ｂには入口弁本体（図示無し）や入口弁本体を開閉する開閉機構（図示無し）、水車１８Ｃにはランナー（図示無し）やガイドベーン（図示無し）、送電部１８Ｄには並列用遮断器（図示無し）等の機器が備えられている。図１においては、図の煩雑化を避けるために、発電機１８Ａにのみ機器を図示しており、また、図示している機器は、符号１９ａ～１９ｅを付している５つのみとしている。

コントローラ１６は、発電設備１５の各部を統括的に制御することで、発電設備１５にシーケンスを実行させる。コントローラ１６は、発電設備１５の稼働（停止を含む）に関わる制御を行っており、シーケンス制御はそれら稼働に関わる制御のひとつである。コントローラ１６は、発電設備１５から機器群の各機器の動作を示す動作信号を取得し、取得した動作信号に基づき発電設備１５に対してフィードバック制御を行う場合もある。動作信号は、発電設備１５において動作毎に生成され、コントローラ１６に出力される。動作信号としては、動作に関する二値情報である動作信号と、二値情報ではない動作信号とがある。動作に関する二値情報は、機器が取り得る２つの状態の一方と他方とで切り替わる信号であり、例えば、オンとオフとで切り替わる信号、０（ゼロ）と１とで切り替わる信号、弁などの開閉について開状態と閉状態とで切り替わる信号等である。二値情報ではない動作信号は、例えば発電設備１５においては、例えば水車１８Ｃ等の回転する回転軸の軸受が浸漬されている潤滑油面の高さや、潤滑油の温度などのように、取り得る値が連続している場合の検出信号等、状態に応じた値を示す信号である。

この例のコントローラ１６は、シーケンスを実行中の発電設備１５において動作した機器の動作を示す動作信号のうち、二値情報である動作信号のすべてを、報知ユニット１２のシーケンス実行状況報知装置（以下、報知装置と称する）２１に出力する。コントローラ１６は、さらに、発電設備１５において生成され、シーケンスが遷移したことを示す遷移信号を、報知装置２１に出力する。コントローラ１６は、発電設備１５において生成された動作に関する二値信号である動作信号のうち、特定の動作信号をシーケンスの遷移信号とみなして、その遷移信号を報知装置２１に出力してもよい。上記の例では、コントローラ１６は、取得した動作信号から二値情報である動作信号を特定しており、特定した動作信号を報知装置２１に出力している。しかし、二値情報である動作信号は、発電設備１５の各機器から、コントローラ１６を介さずに、報知装置２１へ直接出力してもよい。なお、本例では、機器が一方から他方への切り替え動作をした場合に、すなわち、発電設備１５から二値情報である動作信号をコントローラ１６が取得した場合に、非点灯から点灯あるいは点灯から非点灯に変化する（切り替わる）表示灯がコントローラ１６に設けられている。この表示灯の点灯状態がシーケンスの開始時から変化した場合に動作信号を報知装置２１に出力している。また、本例では、遷移信号が入力された場合に同様に変化する（切り替わる）表示灯がコントローラ１６に設けられており、この表示灯の点灯に応答して、コントローラ１６は遷移信号を報知装置２１に出力している。

この例の発電システム１０は、報知装置２１と複数の端末２２ａ～２２ｃとで構成されている報知ユニット１２を備えるが、複数の端末２２ａ～２２ｃは無くてもよい。すなわち、発電プラント１１と報知装置２１とで構成される発電システムでもよい。なお、以下の説明において端末２２ａ～２２ｃを区別しない場合には、端末２２と記載する。

報知装置２１は、発電プラント１１から入力された遷移信号と動作信号、この例ではコントローラ１６から入力された遷移信号と動作信号とに基づき、発電設備１５で実行されているシーケンスの実行状況を報知する。具体的には、発電設備１５での起動において、渋滞、すなわち起動渋滞が起きる可能性の確率を、シーケンスの実行状況として報知する。なお、この報知装置２１は、発電設備１５の停止において渋滞（停止渋滞）が起きる可能性の確率も、シーケンスの実行状況として報知することができる。

この例の報知装置２１と複数の端末２２ａ～２２ｃの各々とは通信可能に構成されており、報知装置２１はシーケンスの実行状況を端末２２に送信することで、端末２２により報知することもできるようになっている。報知装置２１から端末２２への送信は、例えば、端末２２から報知装置２１に対する送信指示を報知装置２１が取得した場合に、その取得に応答して行う。この例の端末２２は、液晶ディスプレイなどの表示部（図示無し）を備える例えばパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと称する）であり、ＰＣとしては、デスクトップ型ＰＣ，モバイルＰＣ（タブレット端末，スマートフォン等を含む）などが挙げられる。なお、報知ユニット１２が備える端末２２の数は本例の３個に限られない。

シーケンスは、複数のシーケンスステップが順次遷移することで実行される。以下の説明において、順序付けられた複数のシーケンスステップを、シーケンスステップＳ０（開始シーケンスステップ），Ｓ１，Ｓ２，・・・とし、これらのシーケンスステップを区別しない場合にはシーケンスステップＳと記載する。シーケンスを実行する複数のシーケンスステップＳ及びそれらの数（ステップ数）は、発電プラントによって異なる。例えば、起動のシーケンス（以下、起動シーケンスと称する）の場合、互いに異なる発電プラントＡ～Ｃは、表１に示すように、シーケンスステップＳ０，Ｓ１，Ｓ２，・・・が異なるシーケンスが実行されるとともに、シーケンスステップＳのステップ数も互いに異なる。停止のシーケンス（以下、停止シーケンス）についても同様である。

表１において、「準備」は入口弁１８Ｂやガイドベーン（図示無し）の全閉、並列用遮断器（図示無し）が開いていること等の発電機１８Ａの起動に必要な条件を準備するシーケンスステップＳである。「入口弁」は入口弁１８Ｂ（図１参照）を全開にするシーケンスステップＳである。「起動」は、入口弁１８Ｂが全開であることを条件に始動装置（図示無し）によりガイドベーン（図示無し）の開度を漸増し、水車１８Ｃを起動するシーケンスステップＳである。「励磁」は、励磁装置（図示無し）により発電機１８Ａを励磁するシーケンスステップＳである。「並列」は、発電設備１５を系統につなげるシーケンスステップＳである。なお、停止シーケンスの場合には発電設備１５を系統から切り離す「解列」のシーケンスステップＳや、入口弁を全閉にする「入口弁全閉」のシーケンスステップＳがある。

発電プラント１１の起動シーケンスにおいて、シーケンスステップＳ０に遷移する遷移タイミングを、遷移タイミングＴＴ０とする。同様に、シーケンスステップＳ１，Ｓ２，・・・の各々に遷移する遷移タイミングを遷移タイミングＴＴ１，ＴＴ２，・・・とする。発電プラント１１においては、図２に示すように時間軸を横軸にして、時間の経過を紙面右向きに表した場合には、シーケンスステップＳ０に遷移した遷移タイミングＴＴ０を起点として、右向きに、遷移タイミングＴＴ１，ＴＴ２，ＴＴ３，ＴＴ４，ＴＴ５で、シーケンスステップＳは順にシーケンスステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５に遷移する。これにより起動シーケンスが実行される。なお、以下の説明において、遷移タイミングＴＴ０，ＴＴ１，ＴＴ２，・・・を区別しない場合には、遷移タイミングＴＴと記載する。

図３において報知装置２１は、基準値記憶部３１と、取得部３２と、相違度算出部３３と、画像生成部３６とを備える。報知装置２１は表示部３７を備えてもよく、本例でもそのようにしている。報知装置２１は、本例のように、さらに、履歴情報記憶部４１と、基準値算出部４２と、特定部４３とを備えることが好ましい。

取得部３２はコントローラ１６に電気的に接続し、コントローラ１６から出力された遷移信号が入力される。取得部３２は、遷移タイミングＴＴ０からの経過時間をカウントするタイマ４６を有し、コントローラ１６からのシーケンスステップＳ０の遷移信号の入力に応答して、タイマ４６によるカウントをオンにする。また、取得部３２は、その他のシーケンスステップＳ１，Ｓ２，・・・の遷移信号の入力に応答して、タイマ４６によりカウントされたタイマ値を遷移タイミングＴＴ１，ＴＴ２，・・・として取得する。このように、取得部３２は、シーケンスの実行中に、シーケンスステップＳの遷移に応答して、遷移タイミングＴＴ０，ＴＴ１，ＴＴ２，・・・を取得する。なお、この例では、遷移信号が発電プラント１１（図１参照）で生成され、既に生成された遷移信号が取得部３２に入力されている。しかし取得部３２が、発電プラント１１から入力された所定の信号を遷移信号として特定することで遷移信号を生成してもよい。

コントローラ１６に接続する取得部３２は、コントローラ１６から出力された動作信号が入力される。入力される動作信号は、動作に関する二値情報の信号である。取得部３２は、動作信号の入力に応答して、タイマ４６によりカウントされたタイマ値を、動作信号が示す動作の動作タイミングとして読み出し、既に取得してある遷移タイミングＴＴの中から動作タイミングの直前の遷移タイミングＴＴを先行遷移タイミングとして特定する。そして、動作タイミングのタイマ値から先行遷移タイミングのタイマ値を減算することにより、動作の直前の遷移タイミングから動作タイミングまでの経過時間である動作タイミング時間を算出して取得する。このように、取得部３２は、機器の動作に応答して、既に取得された遷移タイミングＴＴの中から先行遷移タイミングを特定し、先行遷移タイミングから、動作した機器の動作までの経過時間を動作タイミング時間として取得する。なお、発電設備１５から出力された二値情報である動作信号をコントローラ１６を介さずに取得部３２に入力する場合には、取得部３２を発電設備１５に電気的に接続してもよい。また、この例では、二値情報の動作信号が発電プラント１１（図１参照）で生成され、既に生成された当該動作信号が取得部３２に入力されている。しかし取得部３２が、発電プラント１１から入力された所定の二値情報の信号を動作信号として特定することで、二値情報の動作信号を生成してもよい。

この例の報知装置２１は特定部４３を備えており、取得部３２は動作タイミング時間を取得した動作を示す動作信号を特定部４３に出力する。取得部３２は、特定部４３に出力した動作信号が下記のように特定部４３から入力された場合に、入力された動作信号が示す動作とその動作の動作タイミング時間とを関連付けたタイミング時間情報を相違度算出部３３と履歴情報記憶部４１とのそれぞれに出力する。取得部３２の履歴情報記憶部４１への出力は、動作と動作タイミング時間とを先行遷移タイミングを示すシーケンスに関連付け、かつ、動作を履歴動作、動作タイミング時間を履歴動作タイミング時間として、履歴情報記憶部４１に記憶させることで行う。このように、取得部３２は、履歴動作と履歴動作タイミング時間とシーケンスとを関連付けた履歴情報を生成して履歴情報記憶部４１に記憶する。取得部３２は、また、履歴情報記憶部４１への記憶が完了すると、基準値算出部４２に対して、履歴情報記憶部４１への記憶を完了したことを通知する（記憶完了通知）。

特定部４３は、取得部３２に接続され、取得部３２からの動作信号の入力に応答して、入力された動作信号が示す動作と同じ過去の動作を、履歴情報記憶部４１の履歴動作の中から特定する。特定された場合、すなわち、履歴動作タイミング時間に関連付けられている履歴動作の中に、入力された動作信号が示す動作と同じ動作が有ると判定した場合には、取得部３２に、その動作を示す動作信号を出力する。特定されなかった場合、すなわち、履歴動作タイミング時間に関連付けられている履歴動作の中に、入力された動作信号が示す動作と同じ動作が無いと判定した場合には、取得部３２に対して動作信号を出力しない。なお、履歴動作の中から特定されたか否かによる判定の代わりに、例えば９０％等の予め設定された所定割合以上の履歴情報の中に、入力された動作信号が示す動作と同じ動作が含まれていることで判定を行ってもよい。

この例では、特定部４３を取得部３２と接続させ、特定部４３には取得部３２を介して動作信号が入力される。しかし、この態様に代えて、特定部４３をコントローラ１６に接続させ、コントローラ１６から特定部４３に、動作に関する二値情報である動作信号を入力してもよい。この場合には、特定部４３にもタイマ４６と同様のタイマを設け、特定部４３で動作タイミング時間を求めて、求めた動作タイミング時間を取得部３２に出力してもよい。ただし、動作タイミング時間の精度をより高くする観点では、遷移タイミングを求めるタイマ値と動作タイミング時間を求めるための動作タイミングのタイマ値とは、共通のタイマでカウントすることがより好ましい。

履歴情報記憶部４１は、シーケンスの過去の実行中に動作した機器の動作（以下、履歴動作と称する）と、その履歴動作の動作タイミング時間である履歴動作タイミング時間とを、シーケンス毎に関連付けた履歴情報として記憶する（表２参照）。新たに実行されたシーケンスによって取得部３２が動作タイミング時間を新たに取得した場合には、取得された新たな動作タイミング時間と動作とは、この履歴情報記憶部４１に履歴動作タイミング時間及び履歴動作として記憶される。一度のシーケンスには動作が複数有り、履歴情報は履歴動作毎に生成されるから、一度のシーケンスの実行で、履歴情報が複数生成されて記憶される。なお、履歴動作と履歴動作タイミング時間とが、取得部３２と異なる他の取得手段等により得られている場合には、得られている履歴動作と履歴動作タイミング時間を例えば予め履歴情報記憶部４１に記憶させてもよい。

基準値算出部４２は、取得部３２からの記憶完了通知の取得に応答して、記憶された履歴動作に関連付けられた履歴動作タイミング時間と、記憶された履歴動作の過去の履歴動作タイミング時間とを特定し、それらの履歴動作タイミング時間に基づいて基準値を算出する。このようにして、基準値算出部４２は、履歴動作の各々について、履歴情報記憶部４１に記憶されている履歴動作タイミング時間に基づいて基準値を算出する。基準値は、履歴動作タイミング時間から例えば統計的に導出した値であれば、算出の手法は限定されない。基準値は、機器の動作が異常である確率を示す異常確率に対応付けた値である。

基準値算出部４２は、取得した履歴動作タイミング時間を学習して、基準値を算出する学習演算部であることが好ましい。本例でも学習演算部を基準値算出部４２に用いている。本例の基準値算出部４２は、外れ値を除去した履歴動作タイミング時間から、ノンパラメトリックな手法を用いて履歴動作タイミング時間の分布を作成し、データの統計的な情報から基準値を算出している。外れ値は取り除かなくてもよいが、取り除くことにより起動渋滞が起きる可能性の確率をより正確なものとして報知することができるので好ましい。外れ値の除去では、Ｏｎｅ－Ｃｌａｓｓ ＳＶＭを２回用いて外れ値を取り除いている。履歴動作タイミング時間の過度に大きな外れ値を、Ｏｎｅ－Ｃｌａｓｓ ＳＶＭの１度目の適用で取り除き、小さくて見分けにくい外れ値を、Ｏｎｅ－Ｃｌａｓｓ ＳＶＭの２度目の適用で取り除くことが好ましい。

外れ値を取り除いた履歴動作タイミング時間ｈＭを学習データとし、履歴動作タイミング時間ｈＭから、ノンパラメトリックな密度推定の手法であるカーネル密度推定を用いて履歴動作タイミング時間の分布を求める（図４の（Ａ）参照）。この求めた分布は、正常に動作している状態の履歴動作タイミング時間の分布である。この分布から正常な履歴動作タイミング時間で頻繁に観測される可能性の高い経過時間α_１と、α_１から少し外れた経過時間α_２を求める。例えば、α_１は履歴動作タイミング時間の分布が６５％所属する経過時間とし、α_２は、履歴動作タイミング時間の分布の標準偏差ｓに予め設定した係数を乗じた値を、α_１に加算することにより求めることが好ましく、本例でも、α_１に１２０×（履歴動作タイミング時間の分布の標準偏差ｓ）を加えた値として求めている。α_１は履歴動作タイミング時間の分布が所定の割合で所属する経過時間とすればよく、本例のような上述の６５％に限定されないが、小さくとも５０％で設定することが、求められる異常確率の妥当性を確保する上でより好ましい。

本例では、上記の履歴動作タイミング時間の分布から得られた経過時間α_１、α_２と分布の標準偏差ｓから、異常確率モデルの生成に用いる基準値として、第１基準値ＶＡ（図４参照）と、第１基準値ＶＡよりも高い異常確率に対応付けた第２基準値ＶＢ（図４参照）とをそれぞれ下記式（１），（２）で算出している。そして、第１基準値ＶＡでとる異常確率ｙ_１を例えば２％とし、第２基準値ＶＢでとる異常確率ｙ_２を例えば８０％と設定する。第１基準値ＶＡでとる異常確率ｙ_１、第２基準値でとる異常確率ｙ_２は、本例に限定されない。各基準値でとる異常確率は、生成したい確率モデルの性能に基づいて適宜設定してよい。例えば、基準値付近において余裕を持って確率算出をさせたい場合には、異常確率を低めに設定し、また、基準値付近で厳しく確率算出をさせたい場合には、異常確率を高めに設定するとよい。
ＶＡ＝α_１ ・・・（１）
ＶＢ＝｛（α_２－α_１）／ｓ｝＋α_１ ・・・（２）

基準値記憶部３１は、基準値と履歴動作とを関連付けて、基準値情報として記憶する（表３参照）。

相違度算出部３３は、取得部３２で取得された動作タイミング時間を含むタイミング時間情報の入力に応答して、タイミング時間情報に含まれる動作と同じ動作を基準値記憶部３１の履歴動作の中から特定し、その履歴動作と関連付けられている基準値を特定する。相違度算出部３３は、取得した動作タイミング時間と、基準値記憶部３１から特定した基準値との相違度を算出し、画像生成部３６に出力する。

相違度は、下記の手法を用いて求めている。まず、第１基準値ＶＡと第１基準値ＶＡでとる異常確率ｙ_１、第２基準値ＶＢと第２基準値ＶＢでとる異常確率ｙ_２のそれぞれを以下の式（３）のシグモイド関数に対応させることにより、定数Ａ，Ｂを算出する。そして、算出定数Ａ，Ｂにより以下の式（３）のシグモイド関数から生成された異常確率モデルＰＭに対し、異常値（動作タイミング時間）ｘから異常確率ｙ（ただし、０．０≦ｙ≦１．０）を算出する。すなわち定数Ａ，Ｂを求めることにより確率モデルが生成される。
ｙ＝１／（１＋ｅ^Ａｘ＋Ｂ） ・・・・（３）

求めた確率モデルをグラフ化し（図４の（Ｂ）参照）、このグラフ（図４の（Ｂ））の横軸に、取得された動作Ｍｎの動作タイミング時間ＭＴｎを上記式（３）のｘ値として採る（図４の（Ｃ）参照）ことで、取得された動作Ｍｎの異常確率Ｐｎを上記式（３）のｙとして縦軸に表すことができる。表された異常確率Ｐｎは、基準値における異常確率との差異が現れたものであるから、この異常確率を相違度とすることができる。なお、本例では異常確率を、単位を％とする百分率で示しているが、下限を０（ゼロ）、上限を１とする等、百分率以外の数値で表してもよい。

画像生成部３６は、相違度算出部３３で算出された相違度を表す画像を生成し、その画像を示す画像データを表示部３７に出力することで表示部３７に画像を表示させる。表示部３７は、例えば液晶ディスプレイである。

報知装置２１は、コンピュータで構成されており、コンピュータに所定のプログラムを実行させることにより、コンピュータは上記の各部として機能する。プログラムは、取得ステップと、基準値記憶ステップと、相違度算出ステップと、画像生成ステップとをコンピュータに実行させるシーケンス実行状況報知プログラムである。取得ステップは、シーケンスステップＳが順次遷移するシーケンスの実行中に、シーケンスステップＳの遷移に応答して遷移タイミングを取得するとともに、機器の動作に応答して、既に取得された遷移タイミングの中から直前の遷移タイミングを先行遷移タイミングとして特定し、先行遷移タイミングから、動作した機器の動作までの経過時間を動作タイミング時間として取得する。基準値記憶ステップは、シーケンスの過去の実行中に動作した複数の機器の各動作について過去の動作タイミング時間である履歴動作タイミング時間に基づいて算出された基準値を、機器の動作と関連付けて（基準値情報として／関連付けた基準値情報を）基準値記憶部に記憶する。相違度算出ステップは、取得ステップにより動作タイミング時間が取得された動作の基準値を、動作タイミング時間の取得に応答して基準値記憶部から特定し、特定した基準値と動作タイミング時間との相違度を算出する。画像生成ステップは、相違度を表す画像を生成して表示部に表示させる。

上記構成の作用を説明する。発電システム１０の発電プラント１１は、コントローラ１６の制御により発電設備１５の起動、発電、停止が行われる。発電設備１５は、コントローラ１６によりシーケンスを実行して起動し、発電、送電を行う。また、同様にコントローラ１６によりシーケンスを実行して停止する。コントローラ１６は、シーケンスを実行中の発電設備１５で動作した機器の動作について、発電設備１５で生成された動作信号のうち、動作に関する二値情報の動作信号を、報知装置２１の取得部３２に出力する。

起動シーケンスの実行が開始されると、コントローラ１６は、シーケンスステップＳ０に遷移したことを示す遷移信号を取得部３２に出力する。コントローラ１６は、その後、生成された動作信号と遷移信号とを生成された順に取得部３２に出力する。取得部３２は、シーケンスステップＳ０への遷移を示す遷移信号を取得すると、タイマ４６によるカウントの開始をオンにして遷移タイミングＴＴ０を報知装置２１に内蔵される記憶部（本例では取得部３２に設けた記憶部（図示無し））にシーケンスステップＳ０と関連付けて記憶する。取得部３２は、以降、遷移信号が入力されると、遷移信号が示す遷移の遷移タイミングＴＴ１，ＴＴ２，・・・を取得し、遷移信号と関連付けて上記記憶部に記憶する。なお、後行の遷移タイミングＴＴを取得した後に、後行の遷移タイミングＴＴを示すタイマ値からその直前の遷移タイミングＴＴを示すタイマ値を減算することにより、遷移タイミング間の時間としてのシーケンスピリオドを求め、このシーケンスピリオドも遷移信号に関連付けて上記記憶部（図示無し）に記憶してもよい。

取得部３２は、遷移信号と動作信号とがそれぞれ入力されると、直前の遷移タイミングＴＴを上記の記憶部に記憶されている遷移タイミングの中から特定し、タイマ値により動作タイミング時間を取得する。取得部３２は、また、動作信号が入力されると、その動作信号を特定部４３に出力する。

特定部４３は、取得部３２からの動作信号の入力に応答して、入力された動作信号が示す動作と同じ過去の動作を、履歴情報記憶部４１の履歴動作の中から特定する。特定した場合には、取得部３２に、その動作を示す動作信号を出力する。特定されなかった場合には、取得部３２に対して動作信号を出力しない。

例えば、特定部４３に動作Ｍ１を示す動作信号が入力されると、表２に示す履歴情報記憶部４１にＭ１を示す履歴動作がシーケンスＡの履歴情報Ａ、シーケンスＢの履歴情報Ｂ、シーケンスＣの履歴情報Ｃにおいて特定されるので、この場合には、特定部４３は取得部３２に動作Ｍ１を示す動作信号を出力する。一方、特定部４３に動作Ｍ３を示す動作信号が入力されると、表２に示す履歴情報記憶部４１にＭ３を示す履歴動作がいずれの履歴情報Ａ～Ｃにもないため特定されない。そのため、この場合には、取得部３２に動作Ｍ３を示す動作信号は出力しない。

履歴情報記憶部４１には、シーケンスの過去の実行に関連した動作が履歴動作として記憶されており、特定部４３は、取得部３２を介して入力された動作信号が示す動作と同じ動作を履歴情報記憶部４１の履歴動作の中から特定する。これにより、発電プラント１１から取得部３２に入力された動作信号の中から、シーケンスの実行中に動作する機器の動作を示す動作信号が抽出され、抽出された動作信号とその動作信号が示す動作の動作タイミング時間とが、相違度算出部３３と履歴情報記憶部４１とのそれぞれに出力される。したがって、抽出された動作信号についてのみが相違度算出部３３による処理の対象とされるから、報知までの処理効率がよりよい。また、抽出された動作信号とその動作信号が示す動作の動作タイミング時間とは履歴情報記憶部４１に新たな履歴動作と履歴動作タイミング時間として記憶されるので、次回以降の抽出における確からしさがより向上するとともに、履歴動作タイミング時間を用いた基準値算出部４２による算出結果の確からしさもより向上する。

取得部３２は、特定部４３から動作信号が入力された場合に、取得した動作タイミング時間と動作とを関連付けたタイミング時間情報を相違度算出部３３と履歴情報記憶部４１とのそれぞれに出力する。動作タイミング時間を、シーケンスの開始時（この例では遷移タイミングＴＴ０）からの経過時間とした場合には、特定の動作信号に着目した場合に、図５に示すように、シーケンス同士での差が小さく、互いの差の大小がわかりにくい。そのため、異常であることに気づきにくい。また、互いに異なる動作信号同士で比較した場合に、動作信号間の差異もわかりにくく、動作信号の中でも異常であることにより注意すべき対象であるか否かの判別もつきにくい。そのため、個々の動作タイミング時間に対する値の確からしさが低くなっている。これに対して、本例では、動作タイミング時間を、直前の遷移タイミングからの経過時間としているから、特定の動作信号に着目した場合に、図６に示すように、シーケンス同士での差が大きく示され、互いの差の大小がわかりやすい。そのため、異常であることや異常である可能性に気づきやすい。また、互いに異なる動作信号同士で比較した場合に、動作信号間の差異が顕著に示され、動作信号の中でも異常であることにより注意すべき対象であるか否かの判別がしやすい。そのため、個々の動作タイミング時間に対する値の確からしさが高く、異常確率がより精度の高いものとして得ることができる。そのため、渋滞が起きる頻度が低い発電設備１５におけるわずかな変化であっても検知される。なお、図５及び図６の横軸は、動作Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・であり、図５及び図６においては符号Ｍの後の数字を便宜的に連番にしてあるが、各シーケンスステップＳに属する動作の数は、図５に示す個数に限られない。また、図６の（Ｂ）～（Ｅ）の縦軸は、（Ａ）と同じく、いずれも履歴動作タイミング時間（単位は秒）であるが、図６においては略してある。

相違度算出部３３は、動作タイミング時間を含むタイミング時間情報が入力されると、その入力に応答して、タイミング時間情報に含まれる動作と同じ動作を基準値記憶部３１の履歴動作の中から特定して基準値を特定する。例えば、動作Ｍ１が含まれるタイミング時間情報が相違度算出部３３に入力され、かつ、基準値記憶部３１に表３に示すように基準値情報ＩＶ１，ＩＶ２，ＩＶ５が記憶されているとする。基準値情報ＩＶ１は、履歴動作Ｍ１と第１基準値ＶＡ１と第２基準値ＶＢ１とを含み、基準値情報ＩＶ２は、履歴動作Ｍ２と第１基準値ＶＡ２と第２基準値ＶＢ２とを含み、基準値情報ＩＶ５は、履歴動作Ｍ５と第１基準値ＶＡ５と第２基準値ＶＢ５を含むものとする。この場合には、基準値情報ＩＶ１，ＩＶ２，ＩＶ５のうち、Ｍ１を示す履歴動作が基準値情報ＩＶ１に含まれているので、相違度算出部３３は、基準値情報ＩＶ１における第１基準値ＶＡ１と第２基準値ＶＢ２とのそれぞれの基準値を特定する。相違度算出部３３は、取得部３２から入力された動作タイミング時間と、基準値との相違度を算出する。上述の例の場合には、入力された動作タイミング時間と、第１基準値ＶＡ１及び第２基準値ＶＢ１との両方を基準値としてこれらから相違度を求めているが、いずれか一方のみを基準値としてもよい。算出に用いた動作タイミングと基準値とは上記の通り、直前の遷移タイミングＴＴよりも前の時間の影響を受けていない時間の値であるから、得られる相違度の確からしさは高い。

取得部３２が、タイミング時間情報をシーケンスと関連付け、動作を履歴動作とし、動作タイミング時間を履歴動作タイミング時間とした履歴情報を履歴情報記憶部４１に出力すると、基準値算出部４２は基準値を算出する。すなわち、基準値算出部４２は履歴情報記憶部４１に新たな履歴情報が記憶されると、新たな履歴情報に含まれる履歴動作について基準値を算出する。

例えば、表２に示す上述の場合において、取得部３２が動作Ｍ１を履歴動作とし、動作タイミング時間ｈＭ１を履歴動作タイミング時間としてこれらをシーケンスＤと関連付けて履歴情報記憶部４１に出力したとする。この場合の履歴情報記憶部４１において、履歴動作Ｍ１がシーケンスＡ，シーケンスＢ，シーケンスＣのそれぞれに特定され、基準値算出部４２はこれらシーケンスＡ～Ｃの履歴動作Ｍ１の各々に関連付けられた３つの履歴動作タイミング時間ｈＭ１と、新たに記憶されたシーケンスＤの履歴動作Ｍ１の履歴動作タイミング時間ｈＭ１とから、新たに基準値を算出する。また、表２に示す上述の場合において、取得部３２が動作Ｍ３を履歴動作とし、動作タイミング時間ｈＭ３を履歴動作タイミング時間としてこれらをシーケンスＤと関連付けて履歴情報記憶部４１に出力したとする。この場合には履歴情報記憶部４１において、履歴動作Ｍ３がシーケンスＡ，シーケンスＢ，シーケンスＣのいずれにも特定されないから、基準値算出部４２は、新たに記憶されたシーケンスＤの履歴動作Ｍ３の履歴動作タイミング時間ｈＭ３のみから、動作Ｍ３についての基準値を新たに算出する。

このように、基準値算出部４２は、履歴動作の各々について、履歴情報記憶部４１に記憶されている履歴動作タイミング時間に基づいて基準値を算出する。履歴動作タイミング時間は、直前の遷移タイミングＴＴからの経過時間であるから、直前の遷移タイミングＴＴよりも前の経過時間の影響が含まれない。したがって、履歴動作タイミング時間から統計的に求めた基準値も直前の遷移タイミングＴＴよりも前の経過時間の影響が含まれない値となる。

基準値算出部４２は、取得した履歴動作タイミング時間を学習して、基準値を算出する学習演算部であるので、基準値の精度はより高くなり、また、シーケンスの実行を重ねるに従い、より精度が高いものとなる。

画像生成部３６は、相違度が入力されると、相違度を表す画像を生成し、表示部３７に表示させる。基準値との相違の程度である相違度の画像が表示部３７に表示されることにより異常確率が報知される。表示部３７は、例えば図７に示すように、動作Ｍｎ（ｎは自然数）の動作タイミングＭＴｎの相違度である異常確率Ｐｎを含む画像Ｇ１を生成し、表示部３７（図２参照）に表示させることにより、取得された動作Ｍｎの異常確率Ｐｎが報知される。図７に示す例では、図４に示す異常確率モデルＰＭのグラフ上に、取得された動作Ｍｎのプロットを重ね、求めた異常確率ＰｎをグラフＰＭとともに表示する画像Ｇ１を表示部３７に表示させる例であるが、表示させる画像はこの例に限られない。例えば、求めた異常確率Ｐｎの数値のみを画像Ｇ１として表示させてもよいし、数値に加えて、または代わりに、色の明暗や色彩で異常確率Ｐｎを示してもよい。

なお、相違度を表す画像Ｇ１を生成する毎に、相違度を算出した動作の表示を加えることにより、相違度が算出された動作を表示部３７に一覧表示し、その中から特定の動作を選択する入力が行われると、その入力に応答して、選択された動作の相違度を表示部３７に表示してもよい。例えば、画像生成部３６は、図８に示すように、シーケンスの実行状況を、シーケンスステップＳの遷移状況とともに表示する画像Ｇ２を生成してもよい。画像Ｇ２においては、動作Ｍｎ（図８においては、ｎは１，２，４，５，７，８）の各動作タイミングが先行シーケンスステップＳに対応付けられて一覧表示されており、各動作Ｍｎについて算出された相違度が異常確率Ｐｎとして表示されている。表示部３７は、入力部（図示無し）としてのマウス（図示無し）に接続されており、マウスの操作によりカーソルＣＵが所定の欄ＣＬ上に配されてクリックされて当該欄ＣＬが選択される。この選択操作に応答して、当該欄ＣＬが選択された選択通知が画像生成部３６に入力されると、この入力に応答して、画像生成部３６は画像Ｇ２を、選択された欄ＣＬ中の動作Ｍｎについての相違度（異常確率Ｐｎ）を示す画像Ｇ１（図７参照）に切り替える。欄ＣＬの選択は、マウスに限られず、入力部として例えばキーボードや、表示部３７としてのタッチパネルディルプレイを用いることにより行ってもよい。また、画像生成部３６は、画像Ｇ１（図７参照）中に、画像Ｇ２に切り替えるための切り替えボタンなどを含ませてもよく、このように、画像Ｇ１と画像Ｇ２とを切り替え可能に構成してもよい。

以上のように、動作に関する二値情報の動作信号の各々に関して相違度の画像が表示されるから、シーケンスに関連する個々の動作及び動作の主体である機器の潜在的な異常について判定しやすい。さらに、上記構成によると、シーケンスに関連する動作毎に、相違度が表示されるから、動作信号の後のシーケンスステップ（後行シーケンスステップ）Ｓへの遷移タイミングを取得する前に、渋滞が起きる確率を低下させ、かつ、渋滞の原因となる動作が確実に特定される。また、前述のように、この例の端末２２は表示部を備えており、相違度を表す画像が端末２２の表示部にも表示される。このため、端末２２においても異常確率が表示される。

上記の例では、動作信号が示す動作のシーケンス内における時間的な所在（時間軸における位置）を、遷移タイミングＴＴを指標として、特定している。後行シーケンスステップＳへの遷移タイミングＴＴに近いタイミングの動作は、動作信号が後行シーケンスステップＳの遷移タイミングＴＴの後に取得される場合もある。そのような動作の動作信号の場合には、直前の遷移タイミングＴＴが、先行シーケンスステップＳへの遷移タイミングＴＴに特定される場合と、後行シーケンスステップＳへの遷移タイミングＴＴに特定される場合との両方がある。そこで、各シーケンスステップＳについて、後行のステップタイミングＳへの遷移タイミングＴＴに例えば所定の余剰時間を先行シーケンスステップＳの継続時間に含ませることが好ましい。すなわち、図９に示すように、連続する遷移タイミングＴＴ同士の実際の時間的長さよりも余剰時間Ｔｍ分だけ長い時間を、遷移タイミング間の時間である遷移タイミングピリオドＳＰ０，ＳＰ１，ＳＰ２，・・・とみなすことが好ましい。これにより、後行シーケンスステップＳへの遷移タイミングに近い動作タイミングの動作の動作信号が、より確実に先行シーケンスステップＳの遷移タイミングからの経過時間で動作タイミング時間を取得されやすくなる。なお、動作タイミング時間が余剰時間Ｔｍ内となる場合には、その余剰時間を遷移タイミングピリオドＳＰｎ（ｎは１以上の自然数）に含む先行のシーケンスステップＳと、遷移タイミングピリオドＳＰｎ＋１に対応付けられる後行のシーケンスステップＳとの両方を、直前のシーケンスステップＳとして特定することが好ましい。これにより、動作信号が示す動作の各々について、より確実に、異常確率が求められる。

遷移タイミングピリオドＳＰ０，ＳＰ１，ＳＰ２，・・・の各余剰時間Ｔｍは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。過去のデータ等から、遷移タイミングＴＴ同士の概ねの時間的長さが把握されている場合や、予測することができる場合には、先行のステップタイミングの遷移タイミングピリオドＳＰｎ（ｎは１以上の自然数）における余剰時間Ｔｍを、後行のステップタイミングの遷移タイミングピリオドＳＰｎ＋１よりも短い時間に設定することが好ましい。これにより、動作信号が示す動作の直前の遷移タイミングは、多くても２つシーケンスステップＳの遷移タイミング、つまり、先行シーケンスステップＳの遷移タイミングＴＴと後行シーケンスステップＳの遷移タイミングＴＴとに特定され、後行シーケンスステップＳの次のシーケンスステップＳの遷移タイミングＴＴが特定されることが抑えられる。このため、動作信号が示す動作の各々について、より確実に、異常確率が求められる。

本例では、図９に示すシーケンスステップ５のように最後のシーケンスステップＳの遷移タイミングピリオドに含ませる余剰時間Ｔｍを６０秒とし、他の遷移タイミングピリオドに含ませる余剰時間Ｔｍ（本例では５秒）よりも長くしている。最後のシーケンスステップＳの遷移タイミングピリオドに含ませる余剰時間Ｔｍは、３０秒以上１８０秒以下の範囲とすることが好ましく、他の遷移タイミングピリオドに含ませる余剰時間Ｔｍを長くても２０秒で設定することが好ましく、長くても１０秒で設定することがより好ましい。

本実施形態では、シーケンス制御の対象、すなわちシーケンスが実行される設備として、水車発電機を備える発電設備１５を用いている。しかし、設備はこれに限らず、シーケンスが実行される設備であれば、他の発電設備や、プラント設備等であってもよい。

１０ 発電システム
１１ 発電プラント
１２ シーケンス実行状況報知ユニット
１５ 発電設備
１６ コントローラ
１８Ａ 発電機
１８Ｂ 入口弁
１８Ｃ 水車
１８Ｄ 送電部
２１ シーケンス実行状況報知装置
２２ａ～２２ｃ 端末
３１ 基準値記憶部
３２ 取得部
３３ 相違度算出部
３６ 画像生成部
３７ 表示部
４１ 履歴情報記憶部
４２ 基準値算出部
４３ 特定部
４６ タイマ

Claims (7)

1. 複数の機器を有する設備で シーケンスステップが順次遷移するシーケンスの実行中に、シーケンスステップが次のシーケンスステップに遷移した遷移タイミングをシーケンスステップの遷移に応答して取得するとともに、前記複数の機器の各動作に応答して、既に取得された遷移タイミングの中から、動作した前記機器の動作の直前の前記遷移タイミングを先行遷移タイミングとして特定し、前記先行遷移タイミングから、動作した前記機器の動作までの経過時間を動作タイミング時間として取得する取得部と、
   前記シーケンスの過去の実行中に動作した複数の機器の各動作について過去の動作タイミング時間である履歴動作タイミング時間に基づいて算出された基準値を、機器の動作と関連付けて記憶する基準値記憶部と、
   前記取得部により前記動作タイミング時間が取得された前記動作の前記基準値を、前記動作タイミング時間の取得に応答して前記基準値記憶部から特定し、特定した前記基準値と前記動作タイミング時間との相違度を算出する相違度算出部と、
   前記相違度を表す画像を生成して表示部に表示させる画像生成部と
   を備えるシーケンス実行状況報知装置。
2. 前記シーケンスの過去の実行中に動作した前記複数の機器の各動作と、前記履歴動作タイミング時間とをシーケンス毎に関連付けて記憶する履歴情報記憶部と、
   シーケンス制御され、前記複数の機器を含む機器群の各々の動作に応答して、動作した機器の動作の中から、前記履歴情報記憶部において前記履歴動作タイミング時間に関連付けられている動作を特定し、特定された動作を前記取得部に出力する特定部とをさらに備え、
   前記取得部は、前記特定部からの入力に応答して、取得した前記動作タイミング時間を前記相違度算出部に出力する請求項１に記載のシーケンス実行状況報知装置。
3. 前記シーケンスの過去の実行中に動作した前記複数の機器の各動作と、前記履歴動作タイミング時間とをシーケンス毎に関連付けて記憶する履歴情報記憶部と、
   前記履歴情報記憶部に記憶されている前記複数の機器の動作の各々について、前記履歴情報記憶部に記憶されている前記履歴動作タイミング時間に基づいて前記基準値を算出する基準値算出部と、
   を備える請求項１に記載のシーケンス実行状況報知装置。
4. シーケンス制御され、前記複数の機器を含む機器群の各々の動作に応答して、動作した機器の動作の中から、前記履歴情報記憶部において前記履歴動作タイミング時間に関連付けられている動作を特定し、特定された動作を前記取得部に出力する特定部をさらに備え、
   前記取得部は、前記特定部からの入力に応答して、取得した前記動作タイミング時間を前記相違度算出部に出力する請求項３に記載のシーケンス実行状況報知装置。
5. 前記基準値は、機器の動作が異常である確率を示す異常確率に対応付けられており、
   前記基準値算出部は、取得した前記履歴動作タイミング時間を学習して、前記基準値を算出する請求項３または４に記載のシーケンス実行状況報知装置。
6. 前記取得部により取得された前記動作タイミング時間は、前記基準値の次回以降の算出に用いる新たな前記履歴動作タイミング時間とされる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のシーケンス実行状況報知装置。
7. 複数の機器を有する設備で シーケンスステップが順次遷移するシーケンスの実行中に、シーケンスステップが次のシーケンスステップに遷移した遷移タイミングをシーケンスステップの遷移に応答して取得するとともに、前記複数の機器の各動作に応答して、既に取得された遷移タイミングの中から、動作した前記機器の動作の直前の前記遷移タイミングを先行遷移タイミングとして特定し、前記先行遷移タイミングから、動作した機器の動作までの経過時間を動作タイミング時間として取得する取得ステップと、
   前記シーケンスの過去の実行中に動作した複数の機器の各動作について過去の動作タイミング時間である履歴動作タイミング時間に基づいて算出された基準値を、機器の動作と関連付けて基準値記憶部に記憶する基準値記憶ステップと、
   前記取得ステップにより前記動作タイミング時間が取得された前記動作の前記基準値を、前記動作タイミング時間の取得に応答して前記基準値記憶部から特定し、特定した前記基準値と前記動作タイミング時間との相違度を算出する相違度算出ステップと、
   前記相違度を表す画像を生成して表示部に表示させる画像生成ステップと
   をコンピュータに実行させるシーケンス実行状況報知プログラム。

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