JPH0296805A - プロセスプラント用エキスパートシステム - Google Patents

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】 （発明の目的） （産業上の利用分野） 本発明は原子カプラント等のプロセスプラントの異常！
！Ｔ象に対処づる診断システムに係り、特に、人工知能
技伯を応用して人間の専門家の知識を用いたプラントの
診断と操作手順を計算機によって行なうプロセスプラン
ト用ニー１スパートシステムに関する。

（従来の技術） 原子カプラント等の大規模なプロセスプラントの異常事
象に対処するための診断システムとして、人工知能（Ａ
Ｉ）技術を応用し、人間の専門家の知識を用いたプラン
トの診断と操作手順を計算機によって行なうエキスパー
トシステムが開発されてきた。

プラントの異常事像に対する人間の意志決定過程には、
スキルベースレベル、ルールベースレベル、ナレッジベ
ースレベルがある。ルールベースレベルの診断は、発生
した現象に対して運転手順書等に書かれている既存のル
ールを適用するものである。これに対してナレッジベー
スレベルの診断は、ルールベースレベルの診断において
適用できるルールが無い場合に、現象のより深い理解と
、プラントの機能および構成といった深い知識を適用し
て、診断を行なうものである。

一般に、ナレッジベースレベルの診断は、プラントをｌ
１１Ｂ、する機器の構造や機能といった深い知識を用い
て行なわれる。そのため、ナレッジベースレベルの診断
に要する時間は、ルールベースレベルに比べて良くかか
る。

ところで、ＡＩ技術を応用したエキスパートシステムは
、従来のプログラムに比べて、プログラムの実行時に使
用するメモリの１および推論の手続が動的に決定される
という点に特徴がある。これは、従来のプログラムに比
べて、柔軟な処理を可能にするという反面、実行に要す
る時間を予め予想することを困難にする。

例として、プラントの故障診断を行なうエキスパートシ
ステムとして代表的なエキスパートシステムのＩ造であ
るプロダクションルールに基づくものを考える。この種
のエキスパートシステムは、知凍ベースに人聞のプロダ
クションルールを蓄えている。個々のプロダクションル
ールは、条件部と動作部とから構成され、条件部には命
題の集合を記述し、動作部には条件部が成立したときの
動作を記述する。ルールの例として、原子カプラントを
診断するためのものを示す。なお、具体的なるルールの
表現方法は、エキスパートシステムによって多少異なる
。

ルール１ １Ｆ（信号値　格納容器内圧力センサＰＴ６２？　Ｐ　
）（電源　？Ｘ　格納容器内圧力センサＰＴ６２　）（
状態正常　？Ｘ＞ ＨＥＮ （圧力　格納容器　？Ｐ） ルール２ １Ｆ（圧力　格納容器　？Ｐ） （＞　　？Ｐ　　Ｏ，１４，） ＨＥＮ （格納容器内圧力高） ここでルール１の条＋！＃部は、「格納容器内圧力セン
サＰＴ６２の信号値が？ＰＪかつｒ？Ｘが格納容器内圧
力センサＰＴ６２の電源」かつｒ？Ｘの状態が正常」と
いう意味である。？Ｐと？Ｘは変数であり、１つのルー
ル内では同じ値をとる。

プロダクションシステムではワーキングメモリと呼ばれ
る真である命題の集合を記録しておくメ［りがあり、ワ
ーキングメモリ内の命題と条件部に！ｔ！述された命題
がマツチしたルールは発火され、動作部が実行される。

ルール１が発火すると、動作部の実行により、（圧力　
格納容器　？Ｐ）という命題が真となり、ワーキングメ
七りに記録される。この意味は［格納容器の圧力は？Ｐ
Ｊである。なお、？Ｐは変数であり、前述のように１つ
のルール内では同じ値をとるから１、実際には格納容器
内圧力センサＰＴ６２の信号値が入る。

ルール２は、ルール１によって生成される（圧力格納容
ｉ５？Ｐ）という命題を条件部に含んでいる。したがっ
て、ルール１が発火すると引き続いてルール２が発火す
ることになる。このようにチェーン状にルールが発火さ
れて命題を生成して行くのが、プロダクションシステム
の基本的な動作である。

〈発明が解決しようとする課題） プロダクションシステムは、上記のような動作をするた
め、予めどのルールがどの順序で発火されるかを予想す
ることは事実上できない。すなわち、ルールのチェーン
が何故まで続くかは予想できない。これは、あるプロセ
ス員の変化によって引き起される招論が終了するまでの
時間を予測することができないことを意味する。

一方、プロセスプラントでは、−１にプロセス信号が周
期的に入力される。したがって、このようなプロセス信
号をそのまま入力すると、エキスパートシステム自体も
周期的な動作が必要である。

また、スキルベースレベルやルールベースレベルの診断
は高速性が要求されるため、８題解決までの時間は限ら
れたものとなる。具体的には長くても数秒以内と考えら
れる。

この問題に対する解決法として、プロダクションシステ
ム自体の速度を高めることは勿論、ルールの内容を工夫
したりして、ルールのチェーンの長さを制限する方法が
考えられる。

しかしながら、ナレッジベースレベルの診断を行なうエ
キスパートシステムの目的は、プラントに対する、より
深い知識を用いた推論であり、推論が＃雑になり、推論
が終了するまでの時間が長くかかり、またその時間も事
象により一定しない。

但し、要求されるシステムの応答時間は、多くの場合数
１０秒以上の余裕があると考えられる。

また、信号の入力が推論時間に比べ短い周期で行なわれ
ると、実行中の推論に干渉することになり、信号の入力
周期を充分艮くすれば、推論の途中でプラントに大きな
変化が発生し、それまでの推論の設定が崩れた場合でも
、その変化を考慮しない推論を続行することになり、合
理的ではない。

したがって、目的とするシステムは、プラントに大きな
変化がない限り充分時間をかけた推論を行なうが、途中
で大きな変化が発生した場合は、継続中の推論は意味が
無くなるので、改めて新しい状況に対応した推論を開始
するというものである。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、周ｍ
的に入力されるデータに前処理を施し、予備的な判定を
行なうことによって、システムの起動を制限し、合理的
な診断が可能なプロセスプラント用エキスパートシステ
ムを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係るプロセスプラント用エキスパートシステム
は、プラントのプロセス信号を周期的に入力する信号入
力装δと、この信号入力ｖｔｉを介して入力したプロセ
ス信号について周期的に予備的な診断を行なう予備診断
装ｄと、この予備診断装置からの信号を入力して推論を
実行する推論ｌ置と、その推論における一時的なデータ
を記録する一時記憶装置と、推論に必要な知識ベースを
Ｆ＋ｔ！ｍｕた記憶装ｄとを備えたプロセスプラント用
エキスパートシステムにおいて、上記予備診断装置はプ
ロセス吊が一定の基準を超えたと判定したときに、上記
推論装置を起動させる起動信号を出力するものである。

（作用） 信号入力装置はプラントからのプロセス信号を周期的に
入力し、予備診断装置がその信号入力装置を介しＣプロ
セス信号を入力し、周期的に予備的な判定を行なう。予
備診断装置はプロセス偵が一定の基準を超えない場合に
は、推論装置へ起動信号を出力しない。したがって、こ
の場合にはシステムは起動しない。

一方、予備診断装置はプロセス吊が一定の基準を超えた
と判定したときに、推論装置を起動させる起動信号を出
力する。起動信号を入力した推論装置は記憶装ｄから知
識ベースを読み込むとともに、−時記憶装置を用いて推
論を行なう。

したがって、プロセス聞が推論を必要とする値となった
場合にのみシステムを起動させることができ、合理的な
運用が可能となる。

（実施例） 本発明に係るプロセスプラント用エキスパートシステム
の一実施例について第１図を参照して説明する。

第１図において、符号１はプラントの検出器等によって
測定されたプロセス値を周期的に入力する信号入力装置
を示す。信号入力装置１が信号を入力する周期は、通常
数秒以下である。信号入力装置１には、入力したプロセ
ス信号について周１９１的に予備的な診断を行なう予備
診断装置２が接続される。この予備診断装置２における
診断には、診断時開がプロセス信号の入力周期以内で終
了するような方法を用いる。診断方法としては、例えば
単純なリミットチエツク法、解析的な方法、推論時間を
適当に制限でるように構成されたプロダクションシステ
ム等がある。

予備診断装置２はプラントの事象が予め定められた経準
を大きく超えて変化したと判定したときに、起動信号と
予備的な診所結采を出力するようになっている。また、
−度起動信号を出力した後でも、プラントの事象が再び
基準を超えて変化したと判定した場合は、再び起動信号
と予備的な診断結果を出力するようになっている。この
起動信号と予備的な診断結果を送る頻度は、判定条件を
適りに設定することにより充分低くすることができる。

予＃ｉ＃断装ｒ１２には、その起動信号および予備的な
診断結果を入力したときに推論を開始する推論装置３が
接続される。推論袋Ｍ３には、推論における一時的なデ
ータを記録する一時記憶装置４と、推論に必要な知識ベ
ースを記憶した記憶装置５とが接続される。

推論装置３は、予備罪ＷｆＩ装鱈２からの予備的な診断
に基づいて、−＃ｔｇｃ！憤装置４内に対応する事実を
生成し、続いて記憶装置５内の知識ベースに基づいて、
−時記憶装置４内に新たに生成された事実を基に推論を
開始り、、プラントの診断を行なうようになっている。

推論ｆ装置３は例えば、前述したようなプロダクション
ルールに基づいて推論を行なうようになっている。推論
装置３は例えば、前述したようなプロダクションルール
に基づいて推論を行なうようになっている。また、推論
袋Ｕ３は、通常は結果が出るまで推論を続行するが、予
（！診断４ｉ置２から新１ｃな起動信号および予備的な
診断結果が入力されたとき、それまでの推論の途中経過
を放棄して、新たな推論を開始するようになっている。

したがって、推論袋［３が推論中に非合理的な干渉を受
けることはない。

次に、上記実施例の作用について説明する。

信号入力袋ｄ１を介して予備診断装置リセス信号が入力
され、そのプロセス伍が一定の基準を超えない場合には
、予備診所装ｄ２は推論装置３へ起動信号および予備的
な診断結果を出力しない。したがって、この場合には推
論装置３は起動しない。

一方、信号入力袋ｒ！ｉ１を介して予備診断装置２がプ
ロセス信号を入力し、そのプロセス聞が一定のＪｉｉ準
を超えたと１定したときに予備診断装置２が？ｌＩ論装
冒３へ起動信号と予備的な診断結果を出力する。起動信
号と予備的な診断結果を入力した推論装置３は起動して
、予備診（！ｌｉ装置２からの子局的な診断に基づき、
−時記憶装置４内に対応する事実を生成する。続いて、
推論袋Ｍ３は記憶装置５内の知識ベースに基づいて、−
時記憶装置４内に新たに生成された事実を基に推論を開
始し、診断を行なう。推論装置３による推論は通常は結
果が出るまで続行されるが、予備診断袋Ｈ２から新しい
起動信号と予備的な診断結果が入力されると、それまで
の推論の途中経過を放棄して新たな推論を開始する。

このように上記実施例によれば、周期的に入力されるデ
ータに前処理を施し、予備的な診断を行なうことによっ
てシステムの起動をυ１限し、システムを合理的に動作
させることができる。

〔発明の効果〕

本発明に係るプロセスプラント用エキスパートシステム
は、予備診断装置がプロセス畿が一定の基準を超えたと
判定したときに、推論装置を起動させる起動信号を出力
するから、システムを合理的かつ効率的に運用すること
ができる。

第１図は本発明に係るプロセスプラント用エキスパート
システムの一実施例を示すブロック構成図である。

１・・・信号入力装置、２・・・予ｍ診断装Ｕ、３川推
論装置、４・・・−時記憶装置、５・・・記Ｖ！装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. プラントのプロセス信号を周期的に入力する信号入力装
   置と、この信号入力装置を介して入力したプロセス信号
   について周期的に予備的な診断を行なう予備診断装置と
   、この予備診断装置からの信号を入力して推論を実行す
   る推論装置と、その推論における一時的なデータを記録
   する一時記憶装置と、推論に必要な知識ベースを記憶し
   た記憶装置とを備えたプロセスプラント用エキスパート
   システムにおいて、上記予備診断装置はプロセス量が一
   定の基準を超えたと判定したときに、上記推論装置を起
   動させる起動信号を出力することを特徴するプロセスプ
   ラント用エキスパートシステム。