JPH01199296A - プラント診断支援システム - Google Patents

プラント診断支援システム

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JPH01199296A
JPH01199296A JP63022695A JP2269588A JPH01199296A JP H01199296 A JPH01199296 A JP H01199296A JP 63022695 A JP63022695 A JP 63022695A JP 2269588 A JP2269588 A JP 2269588A JP H01199296 A JPH01199296 A JP H01199296A
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plant
knowledge
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rule
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鍛治 明
Buichi Maruyama
武一 丸山
Norihito Kudo
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発電プラントなどの診断を行う知識をCRT表
示装置から作成、構築することのできるプラント診断支
援システムに関する。
〔従来の技術〕
発電プラン1へなどの運転に知識工学を応用することは
既に知られている。例えば、特開昭62−52601号
公報にはプラント異常時に該断機能と運転ガイド機能を
知識工学を用いて行うことが記載されている。このよう
に知識工学を応用する際には知識を構築することが必要
となる。従来、知識の構築はパーソナルコンピュータを
利用してオフライン的に行われている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、オフラインの知識を構築するものであ
り、又は知識データとオンラインデータを切り離したオ
ンラインのデータを知識データの中に組み込んで、オン
ラインのプラント診断を行うには、それに対応したプロ
グラムを作成する必要がある。このため追加、削除の多
い知識データの修正に際しては新たな知識に対応したプ
ログラムの作成が頻繁に必要となる。したがって、プロ
グラムの知識を苦手とするプラントエンジニアにとって
は扱う事が不可能というのが実情である。
本発明の目的は、知識データとオンラインプラントデー
タの対応をCRT表示装置の表示画面上で容易に定義可
能としたプラント診断支援システムを提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はプラントの状態を表わすプラント信号をディジ
タル化して所定の順番に従ってプラントデータベースと
して診断装置内に格納する。一方、CRT表示装置の表
示画面上で定義されたフォールトトリー故障の樹を知識
データベースとして診断装置内に格納する。フォールト
トリーを定義する際、フォールトトリーの事象名(番号
)にプラントデータ識別番号を割り付ける。
〔作用〕
CRT表示器装置の表示画面上でフォールトトリーを定
義するに際して、知識データとして事象を格納する時に
その事象の格納位置を示す事象番号を割り付けると共に
CRT表示器上で各事象を定義するプラントデータをそ
の識別番号により割り当てる。これにより事象番号とプ
ラントデータ識別番号との対応を示すマツピングテーブ
ルを自動的に生成する。実際に知識データを使用して推
論を行う場合、マツピングテーブルに従い容易にプラン
ト状態を推論の中に組み込む事が可能となる。
〔実施例〕
第1図に本発明の構成図を示す。
第1図において、プラント1の状態を表わすプラント信
号をプロセス入力装置2を介して診断装置3のプラント
データベース3aに格納される。
診断装置3はプラントデータベース3a、アドレスのマ
ツピングテーブル3b、知識データベース3cおよびプ
ログラム群3dにより構成されている。CRT表示器4
の表示画面には図示しない表示制御装置によってプラン
ト1の状態が表示されている。CRT表示器4にはキー
ボード5によって入力する。プラントデータベース3a
に格納されているプラントデータと知識データベース3
cに格納されている知識データの結びつきを定義するマ
ツピングテーブルはCRT表示器4に表示されている画
面情報によって自動的に作成する。この詳細については
後述する。
第2図にプラントデータの流れの概略図を示す。
プラント1の各部のセンサーから得られたプラント信号
はプロセス入力装置2によってディジタル信号に変換さ
れ1診断装置(計算機)3に送られる。診断装置3に送
られたディジタル信号は始めに入力処理が施される。入
力処理部3eではプラントデータを得た入力点Noに対
応する工学値変換仕様を工学値変換仕様部3fから求め
、求めた工学値変換仕様に従いディジタル信号を工学値
に変換する。工学値に変換されたプラントデータはデー
タベース3aに格納され、日誌3g、CRT表示3h、
履歴処理31等の処理に使用される。
第3図に入力点NOとデータベース3aの関係について
示す。入力点No(アクセスキー)10はアスキーコー
ドで計算機に入力され、変換処理3jにより内部定数(
ランダムキー)11に変換される。入力点No(アクセ
スキー)10と内部定数(ランダムキー)11は1対1
で対応している。第3図における入力点No (アクセ
スキー)10のrAAOOIJと内部定数(ランダムキ
ー)11のrl 21Jは同一の入力点であることを意
味する。データベース3a内のデータはすべて内部定数
(ランダムキー)11の順に配列されている。内部定数
(ランダムキー)11をパラメータとして利用すること
により、入力点1oに関するさまざまな情報を得ること
ができる。第3図の例では入力点No (7クセスキー
) 10(7) rAAOOIJの略称はr主蒸気温度
」であり、工学値はr450.5」、工学単位はrde
g’cJであるということを示している。第2図におけ
る日誌3g、CRT表示3h、履歴処理31の処理群は
、第3図の入力点10とデータベース3aの関係より、
入力点No(アクセスキー)10がら必要なデータをデ
ータベース3aから取り込み、取り込んだデータを編集
、処理することになる。
第4図に知識処理システム12の概略図を示す。
知識処理システム12は推論機構12a、知識ベース1
2b、知識獲得機能12cおよびユーザインターフェイ
ス12dから成り、これらを利用して知識を構築し推論
処理を実行する。知識獲得機能12cとは知識の入力、
変更を行なう。知識ベース12bとは知識を格納するも
のであり、知識の表現には事実型知識表現とルール型知
識表現がある。事実型知識表現にはフレームとプライベ
ートメモが含まれる。フレームとは推論対象の状態。
構造を表わす知識のことぐある。また、プライベートメ
モとは推論過程での一時的な事実や仮説等を記述したり
、あいまいな事実を確信度付きで表現したものである。
ルール型知識表現にはルールとメタルールが含まれる。
ルールとは推論対象の状態、すなわちフレームや一時的
な事実、すなわちプライベートメモから導きだせる仮説
、結果、行うべき動作等をIF−THEN部型の型式で
記述したものである。メタルールとはI F −TII
EN〜型のルール型式で、ルールの集合体であるルール
群の実行制御に関する知識を表現しており、どのルール
群を推論の対象にするかを決定するための知識である。
推論機構12aとは知識ベース12bに含まれるルール
群とプライベートメモ、フレームの双方を参照して実行
可能なルールを探し出した後にそのうちの1つのルール
を実行させる。ユーザインターフェイス12dとは知識
獲得機構12cや推論機構12aとユーザを結ぶもので
あり、ユーザにとって使い易いシステムを作成させるた
めのものである。
第5図に知識処理システム12における推論処理の概念
図を示す、照合ステップT1では知識ベース12bのプ
ライベートメモおよびフレームの内容とルールを照合し
、プライベートメモとフレームの内容を満たすルールを
全て探し出す処理を行なう。競合解消ステップT2では
照合ステップT1で選ばれたルール群の中から最適なル
ールを1つだけ選択する。実行ステップT3では競合解
消ステップT2で選ばれたルールに基づきフレームへの
メツセージ送信、プライベートメモへの書き込み、シス
テム処理関数の実行が行なわれる。
照合競合解消実行を一連のステップをサイクルとして、
実行できるルールがなくなるまでこの一連の処理が繰返
えされる。
第6図、第7図にプラント1において出口流体温度が異
常になった場合の推論メカニズムの例を示す。第6図に
はメタルール、ルールの一例を示し、第7図には推論実
行前と推論実行後のフレームを示す。
以下、第6図、第7図を用いて、推論のメカニズムを説
明する。
(1)、出口流体温度が350.0 ℃以上という故障
事象をもとにして推論が開始される。
(2)、メタルールが評価されて、「温度制御」ルール
が実行される。
(3)、r温度制御」ルールのルールRLIのIF部「
温度制御の(a)出口流体温度が350.0 以上であ
る。」が第7図に示す「温度制御」フレーム内の「出口
流体温度」がr360.OJになったことにより満足さ
れるので、「温度制御」ルールが選択、実行され、TH
EN部によりイベント「故障」が発行され、再度メタル
ールに戻る。
(4)、 r温度制御」ルールにおけるイベント「故障
」の発行により、メタルールでは「故障診断」ルール、
「作業指示」ルールの順序で実行することが指示される
(5Lr故障診断」ルールRKIのIF部は第7図に示
す温度制御フレーム内の「出口流体温度」がr360.
OJになったことにより満足されるので、第7図の[故
障診断」ルールRKIが選択、実行され、THEN部に
より第7図フレーム「温度制御」の「故障機器」が「未
定義」か゛ら「温度CTRJに変更される。
(6)、故障事象に対する対策を調査するために、メタ
ルールによって指示された「作業指示」ルール群が実行
される。
(7)、r作業指示」ルール群の中でルールRLSIの
IF部の一方は第7図に示すフレーム「温度制御」の「
故障機器」は「温度CTRJであるというフレーム表現
により満足される。また、他方のIF部もフレーム「温
度制御」の「操作方法」はr自動」であるというフレー
ム表現により満足されているので、[作業指示」ルール
RLS 1が選択、実行されTHEN部により第7図の
フレーム「温度制御」の「操作方法」が「自動」から「
手動」に変更される。
(8)、 r作業指示」ルールRLSIのTHEN部に
より、第7図のフレーム「温度制御」の「操作方法」が
「自動」から「手動」に変更されたので、「作業指示」
ルールRLS2のIF部の(温度制御の(a)操作方法
が(手動であり)満足される。IF部の(a)出口流体
温度が(350,0以上である)は第7図のフレーム「
温度制御」の「出口流体温度」がr360.OJになっ
たことにより満足されるので、第6図の「作業指示」ル
ールRLS2が選択実行され、THEN部により第7図
のフレーム「温度制御」の「対策」がr未定義」から「
燃料バルブ閉」に変更される。
(9)、第7図に示すフレームr温度制御」のr対策」
が「未定義」から「燃料バルブ閉」に変更されたので、
出口流体温度が設定値(300,0℃)になるように燃
料バルブ開度を計算する。その結果、「燃料バルブ開度
」がr87.5」からr65.0」に変更される。
(10)、以上により出口流体温度が350.0 ℃以
上になった原因は「温度CTRJの故障であり、その対
策は「切替スイッチを自動から手動に切り換え、燃料バ
ルブの開度を87.5%から65.0%に変更すればよ
い」ということを認識することができる。
なお、上述の知識は知識構築ツールを利用して、CRT
表示器4の画面上で定義するのが一般的である。
次に、ある異常状態を予知するため第8図に示すような
フォールトトリーによって知識表現を行うことについて
説明する。
第8図においては事象rケーシング熱的変形」が事象「
負荷変化重大」、「蒸気条件急変」、「ヒータ温度特高
」により発生することを意味している。各事象内には、
事象の異常度Yを導びくための関係式と、自動像から上
位事象(ここでは、事象間の位置関係を表わす表現とし
て、フォールトトリーの頂点方向を上位、逆方向を下位
とする)への波及の程度を示す異常伝達係数βが定義さ
れる。
事象の異常度Yとはその事象が意味する状態を示したも
ので、Oから1の間の連続量で表わされる。例えば、Y
=Oとは、その事象が異常である程度は0、すなわち正
常であることを表わす。逆に、Y=1であればその事象
は全く異常であることを表わしている。事象の異常度は
、プロセス入力値(工学値)から、そのプロセス入力に
よって表現される状態から決定した関数f1〜f8に従
って変換される。これらの異常度をもつ事象群より上位
方向に推論(前向推論)を行ない、最終wt測事象であ
る振動の発生する程度(異常度)を予知することが重要
な目的となる。例えば、事象「ケーシング熱的変形」の
異常度を、その下位事象群「負荷変化重大」、「蒸気条
件急変」、「ヒータ特高」の異常度で上り推論するには
、まずこれら事象群の関係をルール(プロダクションル
ール)として表わす。「負荷変化重大」から「ケーシン
グ熱的変形」が発生する程度が、「負荷変化重大」の異
常度から100%伝達するとすれば、この関係は次のよ
うなルールとして表わすことができる。
(1)、もし「負荷変化大」ならば「ケーシング熱的変
形」が起こる。
同様に、「蒸気条件急変」から「ケーシング熱的変形」
が発生する程度と、「ヒータ特高」から[ケーシング熱
的変形」が発生する程度をルールとして表わせば以下の
ようになる。
(2)、もし「蒸気条件急変」ならばrケーシング熱的
変形」が起こる (3)、もし[ヒータ特高」ならばrケーシング熱的変
形」が起こる。
上位事象の異常度を推定する関数としては例えばコンバ
イン関数を用いる。コンバイン関数FC(Xl、 xz
)は、入力X1.Xlが正数である場合には、FC(X
I、xz)=xz+xz−xl* Xlで表わされる0
例えば、下位事象群「負荷変化重大」。
「蒸気条件急変」、「ヒータ特高」の異常度Yが下記値
をとっているとすると、 (a)、r負荷変化重大」の異常度Ys=0.3(b)
、r蒸気条件急変」の異常度Yz=:0.4(c)、r
ヒータ特高」の異常度Ya=0.5・ rケーシング熱
的変形」の異常度Y4は上述の(1)〜(3)のルール
と(a)〜(b)の異常度より下記のように推論される
(i)、ルール(1)の実行 Y番=CF  (0,Yt)=0.3 、°、Y番=0.3 (…)、ルール(2)の実行 7番:CF  (YL、Yz) =CF (0,3,0,4) =0.3+0.4−0.310.4 =0.58 (■)、ルール(3)の実行     ・Ya=CF 
(CF (Yz、Yz)Ya)=cF(0,58,0,
5) =0.58+0.5−0.58$0.5=0.79 となる。最終的にはrケーシング熱的変形」が異常とな
る(発生する)程度は79パーセントと推論される。
一般的に推論は実際に存在するデータ群に基づいて行な
われるため、推論ベースとプロセスデータ群との結合が
必要となる。例えば、上述の例では「負荷変化重大」、
「蒸気条件急変J、rヒータ特高」といった下位事象群
の異常がわかれば推論を実行することができる。ここで
、これらの下位事象群の異常度はプロセスデータもしく
はオペレータからの入力等の推論ベースの外部からの入
力に基づいて決定されるものであるため、これらの外部
入力とのインターフェースを考慮することが必要となる
。以下に、フォールトトリーを例にとってオンラインの
プロセスデータと知識ベースすなわち推論処理の結合法
について説明する。
まず外部データとの結合について説明する前にフォール
トトリーの知識ベース(ルール、フレーム)への展開に
ついて説明する。
第9図に示すように、事象S3rケーシング熱的変形J
の異常度を推定する下位事象群として事象Sir負荷変
化率大」、事象82r蒸気条件急変」が定義されている
とする。各事象は第10図に示すように一義的に事象名
称を持ち、各事象のもつ内容を独立したフレーム群に展
開する。これらのフレーム内には外部とのデータの入出
力を行なうスロットY(入力値)、スロットZ(推論結
果)および関数fiから成り、1つのクローズしたモジ
ュールとしてシステム内に存在する。独立して存在する
フレーム群を統括する知識ベースとしてルールベースを
作成する。ルールベースにはフォールトトリーの形状を
記憶させ、その中のルールの実行順序により(ルールオ
ーダー制御)フレーム群を制御する。概念的には、第1
1図に示すように、各フレーム群へ起動メツセージを送
信することにより、各フレームを活性化して推論を行な
う。さて、フオニルト・トリーは、第10図に示すよう
に、1つの事象81〜S3は1つのフレームに展開され
、また、事象S1とS3.S2とS3の関係を表わす2
つのルール群に展開される。
この際、オンライン処理で変換されているプラントデー
タと知識ベースとを関連付ける必要がある。すなわち、
知識ベース内(フレームベース及びルールベース)で推
論処理を行なうためには、実際のプラントデータを知識
ベース内に取り込んでから推論処理をしなければならな
い。以下、具体例に基づいて、プラントデータと知識ベ
ースとの関連付けについて説明する。
第12図に示すように、プラントデータベース入力点2
0BのrMsOOIJはプラントの負荷変化率を示すア
クセスキーである。実際には、変換処理21Bによりラ
ンダムアクセスキーとして内部定数22Bのr2002
Jに変換することができる。一方、知識ベース入力点2
0Aとして負荷変化率に関連付けなければオンラインで
の推論を行なうことができない。本発明では両者の関連
付けを定義し記憶するテーブルとしてマツピングテーブ
ルを設ける。知識ベース入力点2OAの’  rABO
OIJもプラントデータベース入力点20Bと同様に変
換処理21Aにより、ランダムアクセスキーとして内部
定数22Aの「3」に変換する。ここで、知識ベース入
力点20Aに対応した内部定数「3」が示すマツピング
テーブル23のアドレスにプラントデータベース入力点
20BのrMsOOIJに対応した内部定数r2002
Jを記憶させることにより関連付けを行なう。
次に、プラントベース入力点を知識ベースに組み込み推
論を行なうことについて説明する。
第13図に示すように、事象Sir負荷負荷変化率内に
異常度を表わす式Y=負荷変化率が定義されている。出
力変数Yは事象S1に、負荷変化率は知識ベース入力点
20AのrABOOIJに対応している。次に、知識ベ
ース入力点20AのrABOOIJは変換処理2LAに
よりマツピングテーブル23のアドレス3に変換される
。マツピングテーブル23のアドレス3に記憶されたプ
ラントデータベース入力点20BのrMsOOIJに対
応した内部定数r2002JがrABOOIJに代わっ
て計算式格納テーブル24に記憶される。
、従って、計算式格納テーブル24には、事象S1と事
象S1に入力される入力点「負荷変化率」を示す内部定
数r2002Jが格納される。
次に、実際にプラントデータベース3aから必要とする
実データを取り出して推論処理を行なうことについて第
14図を参照して説明する。
第14図に示すように、計算式格納テーブル24には事
象アドレスを示す事象S1とその処理に必要とする実デ
ータアドレスr2002Jが格納されている。この実デ
ータアドレスr2002Jは工学値テーブル25のアド
レスを指しており、このアドレスの記憶エリアには入力
処理(第2図の30により工学変換されたプラントデー
タ(この場合r3.2J )が格納されている。
実データアドレス2002をインデックスとして工学値
テーブル25よりr3.2Jという変量をもつ負荷変化
率を取り出して事象S1のフレーム名を持つスロットY
にセットする。従って、フレームSl内の入力値Yには
r3.2Jがセットされる。このようにして、全てのフ
レームの入力用スロットYに、計算式格納テーブル24
に格納された情報に基づいて工学値テーブル25より抽
出した工学値をセットした後に推論処理を実行する。
以下に、CRT表示器4の表示画面上からマツピングテ
ーブル24を自動生成することについて説明する。
第15図に示すようにCRT表示器4の表示画面上には
フォールトトリーの一部が表示されている。
ある事象に主蒸気温度(TMOOI)が、560℃より
大きくなった場合、その事象を異常とする定義を行なう
場合について説明する。まず、ある事象をCRT表示器
4上にて指定するとその事象を定義するための入力フィ
ールドがウィンドー表示画面として表示器4上に確保さ
れる。ここに、プラントデータベース入力点「TMOO
l」が560℃より大きい場合、その事象を異常とする
定義式を第15図のように入力する。次に、システムは
、116図に示すマツピングテーブル23内のプラント
データベース入力点20Bを調査し、無かつた場合には
新たにマツピングテーブル23に追加し存在した場合に
はその知識ベース内部定数と結びつける0例えば、rT
MOOIJがマツピングテーブル23内に存在していな
い場合にはマツピングテーブル23の空エリアである知
識ベース内部定数りに下記の情報が定義される。
(1)知識ベース入力点ニジステム内でユニークな番号
BCO12が定義される。
(2)プラントデータベース入力点:画面にて入力され
た入力点が定義される。(rTMOOIJ )(3)プ
ラントベース内部定数ニブラントデータベース入力点(
「TMOol」)に対応したプラントベース索引アドレ
ス(3112)が定義される。
従って、画面にて入力された定義式は以下のように展開
される。
TMOOI>560℃ Y=f i  (TMOOI、560)S5=f i 
 (BCO12,560)S5=f i  (h、56
0) 次に、他の事象にて、同じプラントベース入力点20B
を用いた定義式が入力された場合は、上記プロセスによ
り同じ知識ベース内部定数に結合される。
このようにして、知識データとプラントデータベースの
結び付きを定義するマツピングテーブルは画面情報より
自動生成される。
第17図に以上のことを行う詳細なブロックを示す。C
RT表示器4.キーボード5.ポインティングデバイス
30等の入出力装置を用いてフォールトトリー作成処理
32がフォールトトリーからルールベースとフレームベ
ースから成る知識データベース3cとマツピングテーブ
ル23に展開する。推論処理を開始する前に、マツピン
グテーブル23内に定義されたプラントデータベース3
cと知識データベースの関連付は情報に従って。
マツピング処理31はフレームベース内の入力スロット
にプラントデータベースの値をセットする。
次に、推論処理2bを起動することによりフォールトト
リーで表現された事象群の推論を実行する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば知識ベースをCRT
表示画面上で構築時に、プラントデータ識別番号を利用
して知識データとプラントデータベースとの対応付けを
CRT画面上で容易に定義可能でプログラムの知識を有
しないプラントエンジニアでも容易にオン・ライン診断
用の知識データベースの構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1、図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はプラントデータの流れの概略図、第3図はプラントデ
ータベース入力点のシステム図、第4図は知識処理シス
テムの概略図、第5図は推論処理の概念図、第6図、第
7図は推論メカニズムの一例を示す図、第8図、第9図
はフォールトトリーの説明図、第10図はルールとフレ
ームの説明図、第11図はフレームによる推論フロー図
、第12図はマツピングフロー図、第13図は計算式格
納処理フロー図、第14図はマツピング処Jフロー図、
第15図はフォールトトリーの作成するためのCRT表
示画面図、第16図はマツピングテーブルの説明図、第
17図は本発明の一実施例を示す詳細ブロック図である
。 1・・・プラント、3・・・診断装置、3a・・・プラ
ントデータベース、3b・・・マツピングテーブル、3
c・・・知識データベース、3d・・・プログラム群、
4・・・CRT表示器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、CRT表示装置の表示面上で定義された事象の因果
    関係を知識データとして記憶しプラント診断を行うシス
    テムにおいて、前記CRT表示装置の表示面上で事象の
    因果関係と同時に該当事象に対応するプロセス変数の識
    別番号を定義する識別手段を設け、プロセス変数に対応
    するプラントデータの格納位置と該プロセス変数を参照
    する知識データの所在位置との対応を示すマッピングテ
    ーブルを生成するようにしたことを特徴とするプラント
    診断支援システム。
JP63022695A 1988-02-04 1988-02-04 プラント診断支援システム Expired - Lifetime JPH0738239B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03213891A (ja) * 1990-01-18 1991-09-19 Hitachi Ltd フォールト・トリー表示方法、フォールト・トリー表示装置およびプロセス診断支援システム
JPH03264820A (ja) * 1990-03-15 1991-11-26 Yamatake Honeywell Co Ltd 設備診断装置

Citations (3)

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