JPH03177879A - 運転訓練支援装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ｆラントや一般機械装置等の運転員の運転訓
練に適用される運転訓練支援装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、原子カプラントなどの大型プラット運転員の教育
は、運転訓練上ンタ女どのインストラクタの指導のもと
に、シミュレータを用いた技能訓練が行なわれてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

実習経過、結果の評価は全てインストラクタに任されて
いたので。

（１）技能訓練の途中経過のデータが収集しきれず、実
習結果の十分な評価ができない （２）評価にばらつきが出る 等に起因し、運転員は誤った。あるいは不十分な知識の
ｉｔ実プラントの運転に臨む可能性があう。

場合によっては不必要なプラントトリップに到る。

あるいは異常状態を収束させるのに多大の時間を要する
恐れがあった。

本発明の課題は、上記従来の問題点を解消することがで
きる運転訓練支援装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による運転訓練支援装置は、運転に必要な知識を
格納する手段と、実習の各時点における操作の規範を作
成する手段と、実習の際に学習者が行なった操作を評価
する手段と、運転操作の評価に関する詳細な知識を入力
する手段と、運転操作に関する標準的な知識を格納する
手段と、運転操作の評価に関する詳細な知識を格納する
手段と。

運転訓練シミｌレータからのデータを入力する手段と、
シミｌレータの状態量および実習の際に発生したデータ
を格納する手段と、評価結果を出力する手段と、処理に
一時的に必要なデータを格納する手段とを具備し、シミ
ｌレータにおける学習者の操作状況を自動収集し、学習
者の行なった操作を評価することを特徴とする。即ち１
本発明にかいては、以下に示す９つの手段を有機的に結
合することにより、従来の問題を解決するようになされ
ている。

（１）実習の各時点に訃ける操作の規範を作成するため
の第１の手段。

（２）実習の際に学習者が行なった操作を評価するため
の第２の手段。

（３）　　インストラクタが運転操作の評価に関する詳
細な知識を入力するための第３の手段。

（４）運転操作に関する標準的な知識を格納するための
第４の手段。

（５）運転操作の評価に関する詳細な知識を格納するた
めの第５の手段。

（６）運転訓練シミｌレータからのデータを入力するた
めの第６の手段。

（７〉　　シミーレータの状態量や学習者の操作など、
実習の際に発生したデータを格納するための第７の手段
。

（８）評価結果を出力するための第８の手段。

（９）処理に一次的に必要なデータを格納するための第
９の手段。

〔作用〕

本発明によれば、インストラクタによう第３の手段よ多
入力された運転操作の評価に関する詳細な知識を第５の
手段に格納し、シミｌレータの状態量や学習者の操作な
ど、実習の際に発生したデータを第６の手段よう入力し
、第７の手段に逐次格納し、第４の手段に格納されてい
る知識とＩＪ、７の手段に格納されているデータを用い
て、＃Ｅ１０手段によって実習の各時点における操作の
規範を生成し、第９の手段に格納し、１ＩＸ５の手段に
格納されている知識、第７の手段に格納されているデー
タと第９の手段に格納されている実習の各時点における
操作の規範を用いて、第２の手段によって学習者が行な
った操作を評価し、結果を第９の手段に格納し、ＩＫ９
の手段に格納されているデータを第８の手段よう出力す
ることにより、シミｌレータにおける学習者の操作状況
を自動収集し。

学習者の行なった操作を評価することができる。

〔実施例〕

（１）　　装置構成 第１図は１本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
、破線で囲った部分が本発明の範囲である。実習の各時
点における操作の規範を作成するための規範生成装置１
と、操作評価装置２と、知識入力装置３と、運転操作に
関する標準的な知識を格納するための第１のメモリ４と
、第２のメモリ５と１通信入力装置６と、シミｌレータ
の状態量や学習者の操作など、実習の際に発生したデー
タを格納するための第３のメモリ７と、出力装置８と、
処理に一時的に必要なデータを格納するためのワーキン
グメモリ９とがそれぞれパス１１によう接続されている
。さらに、運転訓練シミｌレータからのデータを入力す
るための通信入力装置６が本装置外部の運転訓練シミｌ
レータ１０に接続されている。

（２）運転手順知識 第１のメモリ４には１例えば、プラントの機能構成に基
づいて階層的に纒められたプラントの運転手順に関する
知識が格納されている。それぞれの知識には以下の内容
が記述されている。

（ａ）　　手順名 この手順に一意に付けられた名前。

（ｂ）　　上位手順 この手順の属する１段上位の手順名を記述する。階層上
上位のものほど目的などの抽象的な概念を意味する。

（ｃｌ　　下位手順 この手順の属する１段下位の手順名を条件付きで記述す
る。条件とはプラントの状態に適合した下位手順を選択
するための分岐条件である。

階層上下位のものほど具体的な操作を意味する。

（ｄｌ　　実行条件 この手順を実行する際の条件を記述する。条件には開始
条件と取消条件があう、開始条件には、この手順を開始
しても良いかを判定するための条件を記述する。取消条
件には、この手順の実行が不必要か否かを判定するため
の条件を記述する。

（ｅｌ　　手順完了確認法 この手順が完了したことを判定するための条件を記述す
る。

運転手順知識の記述形式例を第２図に、その記述例を第
３図に示す。第２図中、後に＋が付いているものは複数
記述できることを、前に＃か付いているものは省略でき
ることを意味する。

以下では、知識工学の一般的用語に従い、第２図の記述
全体をフレーム、特にこの場合は手順フレームと称し、
１段内部の（上位手順・・・）。

（下位手順・・・）、（実行条件・・・）などに関する
知識内容をスロット、さらに１段内部の（上位手順塩）
、（条件・・・）、（開始・・・）などで括られた塊を
ファセット、さらにもう１段内部の（下位手順基）、（
開始条件手続き）、（取消条件手続き）などをスロット
値と呼ぶ。

ｖｇ３図の記述例では。

■　制御棒引抜は ■　その上位手順が制御棒手動調整であシ。

■　この手順を開始するためには制御棒「手動」の完了
が必要であり。

■　Ｔａｖｇ−Ｔａｖｇｒｏｄｏｕｔ　（制御棒引抜開
始時のＴａｖｇ　）≧０ならば、この手順は完了したと
見做せることを表している。

（３）操作評価知識 第２のメモリ５には、知識入力装置３ようインストラク
タが入力した運転操作の評価に関する詳細な知識が操作
（実際の操作を伴なう階層構造上。

最も下位の手順を特に操作と呼ぶことにする）ごとに後
述の処理が可能な形態で格納される。この知識の内容は
以下の通うである。

（ａ）　　操作糸 この操作に一意に付けられた名前（手順名と同一）。

（ｂ）　　操作評価法 この操作に関する評価を条件付きで記述する。

条件とは、学習者が行なった操作に適した評価を選択す
るための分岐条件である。

操作評価知識の格納形式例を第４図に、その格納例を第
５図に示す。第４図中、後に十が付いているものは複数
格納できることを意味する。

第５図の格納例では。

■　制御棒引抜は ■　ｊｒｏｄｏｕｔ　（制御棒引抜開始時刻）　−ｊ、
、ｒｏｄ−ｉｎ（制御棒「手動」切替時刻）４０ならば
、制御棒「手動」後引抜く迄の時間が長いことを、■　
１０　（ｔｒｏｄｏｕｔ　−ｔｒｏｄ−Ｉｎ≦４０かつ
ｄＴａｖｇ’　”ｔｒｏｄｏｕｔ）／ｄｔ　）αならば
、制御棒引抜速度が速いことを、 ■　ｔｒｏｄｏｕｔ　”’−ｔｒｏｄ−Ｉｎ≦１０なら
ば、制御棒「手動」後引抜く迄の時間が短かいことを表
している。

（４）　　データベース 第３のメモリ７には、次の２種類のデータが格納される
。

（１）　　運転訓練シミュレータの状態変数などのプロ
セス量 （１１）学習者の行なった操作とその開始時刻な釦、（
ｉのデータは収集した時刻ｔ　＝　ｎＴ　（Ｔはサンプ
リング周期％ｎは正の整数）ごとに纒めて格納される。

（５）　　ワーキングメモリ９ ワーキングメモリ９には、以下の内容が格納される。

（ａ）　　ある時刻における手順の正常規範実習の過程
で得られたプロセス量々どから、手順の進行状況のある
べき状態を格納する。個々の手順は、「未抽出」、「実
行待」、「完了待」、「実行済」のいずれかの状態に対
応するものとし。

それぞれの状態に対応するようにワーキングメモリが構
造化されているとする。手順の進行状況とはこれらを纒
めたもので表現される。それぞれの状態の意味は以下の
通りである。

「未抽出」：ある手順が、未だ実行に関する評価の対象
となっていない状態。

「実行待」：評価の対象となったが１手順の開始許可が
出ていない状態。

「完了待」：手順の開始許可が出たが、未だ手順の完了
が確認されていＺい状態。

「実行済」：手順の完了が確認された状態。

ここで、「評価の対象となっていない状態」とは、操作
の開始許可が出ているか否かをチエツクする前の状態と
いう。即ち、操作手順は第１０図のように階層的なもの
であるから、ランク３の操作が必要とされる時点にかい
ては、ランク１の操作についてはまだ問題になら危いＣ
問題となるのはランク２）。従って、開始条件をチエツ
クする必要がない。

（ｂ）　　学習者の操作に対する評価結果学習者が行な
った操作に対して、誤操作や欠操作をチエツクし、操作
のタイミングや操作の仕方を評価した結果を格納する。

（６）処理内容 本件発明の処理は、（ａ）知識入力処理と、（ｂ）操作
評価処理の２段階よシなる。以下、それぞれについて説
明する。

（＆）知識入力処理 第６図に処理フローを示す。以下に各処理の具体的内容
を記す。

（１）操作評価知識の入力 インストラクタは操作名と操作の評価に関するロジック
（操作評価知識）を知識入力装置３より入力する。第７
図に操作評価知識の入力例を示す。

ｉた。第８図に、知識入力の際に用いる記号の例を示す
。

（１１）操作評価知識の変換 知識入力装置３は、入力された操作評価知識を後述の（
ｂ）の処理が可能な形態に変換し、第２のメモリ５に格
納する。具体的には、第７図に示した知識は第５図の用
に変換されて格納されることになる。

（ｂ）　　操作評価処理 第９図に処理フローを示す。以下に各処理の具体的内容
を記す。

印　開始 運転訓練シミュレータ１０に目的とする実習内容（上位
の手順フレーム名に相当する）を指定し。

該指定されたシミュレータを開始させる。筐た、通信入
力装置６は運転訓練シミ為レータＪＯへ指定された実習
内容を規範生成装置１へ出力する。

（１１）データの入力 通信入力装置６は、運転訓練シミュレータ１０より状態
変数などのプロセス量と学習者の行なった操作を入力し
、第３のメモリ７に格納する。

この場合、プロセスデータは収集された時刻ｔ　＝　ｎ
Ｔごとにオとめて格納され、操作データは該操作に対応
する手順フレーム名に変換されて該操作がなされた時刻
とともに格納される。なか、通信入力装置６内には、操
作に対応する手順フレーム名がテーブル形式で格納され
てかり、このテーブルに基づいて上記変換が行なわれる
。

運転訓練シミュレータ１０による実習が終了し。

データの入力処理が完了すれば。

０１Ｄ　　ワーキングメモリの初期化 規範生成装置１は１通信入力装置６を介して入力された
実習内容に基づいて実習で学習者が行なう必要がある運
転手順を構成するすべての手順フレーム名を第１のメモ
リ４より抽出（下位手順へ展開させることによる）して
、ワーキングメモリ９の「未抽出」に格納する。さらに
これらの手順フレーム名のうち最上位手順７レ一ム名を
「未抽出」より消去し、「実行待」に格納する。

鳴り　規範状態の推定 規範生成装置１は、第３のメモリ７に格納されている時
刻ｔ　＝　ｎＴ　Ｋ＆ける運転訓練シミユレータ１０の
状態変数などのプロセスデータと第１のメモリ４に格納
されている運転手順知識を用いて操作の進行状況に関す
る規範を推定し、その結果をワーキングメモリ９に格納
する。

操作の進行状況に関する規範の推定とは、以下の処理で
ある。

■　「実行待」に格納されている手順フレーム名に対し
、順次以下の処理を行なう。

当該手順フレームの実行条件を評価する。取消条件が成
立すれば、この手順フレーム名を「実行待」より消去し
た後「実行済」にタイムタブ（時刻ｎＴ　）とともに格
納し、当該手順フレーム名に関する処理を終了する。開
始条件が成立すれば、下位手順スロットの条件を評価し
、最初に成立した条件ファセット内の下位手順名を「未
抽出」よう消去し「実行待」に格納するとともに、当該
手順フレーム名を「実行待」より消去し、「完了時」に
タイムタグとともに格納する。

■　「完了時」に格納されている手順フレーム名に対し
、順次以下の処理を行なう。

当該手順フレームの手順完了確認法を評価する。

これが真であれば、当該手順フレーム名を「完了時」よ
り消去し、「実行済」にタイムタグとともに格納する。

ここで、上記■、■について詳述すると、運転手順知識
は、本文でも述べた通υ１階層構造を有している。第１
０図にその例を示し、規範状態の推定の様子を第１表に
示す。ただし、手順フレームＡ２の開始条件はＡ１の完
了とし、他の手順フレームの開始条件はないものとする
。また、Ｔｏは初期設定直後を、Ｔ１は初めて規範状態
の推定処理を行なった時刻を、Ｔ２は手順Ａｌｌが終了
した時刻を、Ｔ３は手順Ａ１２が終了した時刻を、Ｔ４
は手順Ａ２１が終了した時刻を、Ｔ５は手順Ａ２２が終
了した時刻を示す。

第１表 規範状態の推定の様子 前装にかいて１時刻Ｔ４時にサンプリングで行なわれデ
ータが入力された結果、筐ず手順フレームＡの開始条件
（無条件）が成立し、下位手順のＡ１．Ａ２が「未抽出
」から「実行待」へ移されると同時に、Ａは「実行待」
から「完了時」へ移される（☆２）。また、ＡＩの開始
条件は無条件であるから、上述同様、下位のＡｌｌ、Ａ
Ｉ２が「実行待」へＡＩが「完了時」へ移される（☆３
）。

さらに、Ａ１１．Ａ１２も開始条件が無条件であるため
「完了時」へ移される（☆４．☆５）。この場合、Ａ１
１．ＡＩ２は最下位の手順であるため、「未抽出」から
「実行待」へ移される手順はない。そして、Ａｌｌ　、
Ａ１２．Ａ１に該当する操作が適正になされ、該当する
手順フレームの手順完了確認手続が成立してこれらが「
実行済」に移されると（☆６）、Ａ２の開始条件が成立
し上述同様展開されてい〈。な＞、ＡＩは初期化の状態
である。

Ｍ　操作の評価（１） 操作評価装置２は、ワーキングメモリ９に格納されてい
る操作の進行状況に関する規範と第２のメモリ５に格納
されている操作評価知識を用いて第３のメモリ７に格納
されている時刻［ｎＴ、ｒｎ＋１）Ｔに開始された学習
者の操作を評価し、その結果をワーキングメモリ９に格
納する。

学習者の操作の評価とは、以下の処理である。

■　時刻［ｎＴ、（ｎ＋１）Ｔ］に開始された学習者の
操作に対する手順フレーム名が「完了待」に格納されて
いることを確認する。格納されていなければ「未抽出」
、「実行待」を調べ、その中に格納されていれば、この
操作は実施すべきタイミングが早すぎた操作であるとし
、ワーキングメモリ９にその旨を記述する。いずれにも
格納されていなければ、不必要な操作を行なったとし、
その旨をワーキングメモリ９に記述する。

■　■で対応する手順フレーム名が「完了待」に格納さ
れていることが確認された操作に対し順次、以下の処理
を行なう。

対応する操作フレームの操作評価法スロットの条件を順
次評価し、最初に成立したファセット内のスロット値を
ワーキングメモリ９に記述する。

すべての条件が成立しなければ何もしない。

（Ｖ少　評価時刻の更新 ａＩ３のメモリ７に格納されている次の時刻のデ／（ｎ
＝＝ｎ＋１に相当）に基づいて−（ｉｉｉ）、　［ｉＵ
の処理を繰返す。次の時刻のデータがなければ。

＆ｉｌ　　操作の評価（２） 操作評価装置２は、「完了待」に格納されたままとなっ
ている手順フレーム名に対する操作を欠操作とみなし、
ワーキングメモリ９にその旨を記述する。

（ｖ＋ｉＤ評価の出力 出力装置８は、ワーキングメモリ９に格納されている操
作評価装置２の評価結果を出力する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、技能訓練の途中経過のデータが収集で
き、実習結果の十分な評価が可能となう。

ばらつきのない評価が可能となるので、運転員は誤った
。あるいは不十分な知識の１１実プラントの運転等に臨
む可能性が少なくなり、不必要なプラントトリップに到
る。あるいは異常状態を収束させるのに多大の時間を要
する恐れが低減できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図シよび第３図はそれぞれ本発明の一実施例における
運転手順知識の記述形式例シよび記述例を示す図、第４
図および第５図はそれぞれ本発明の一実施例における操
作評価知識の記述形式例および記述例を示す図、第６図
は本発明の一実施例における操作評価知識の入力例を示
す図。 第７図は第６図に用いる記号を示す図、１に８図は本発
明の一実施例における規範生成の処理フローを示す図、
第９図は本発明の一実施例にシける操作評価の処理フロ
ーを示す図、第１０図は運転手順知識の階層構造を示す
図である。 ！・・・規範生成装置、２・・・操作評価装置、３・・
・知識入力装置ｔ、４・・・ｊａｌのメモリ、５・・・
第２のメモＩＪ、６・・・通信入力装置、７・・・第３
のメモリ、８・・・出力装置、９・・・ワーキングメモ
リ、１０・・・運転ｆｉｌ練シミエレータ。 ・・・　ノ々　ス　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 運転に必要な知識を格納する手段と、実習の各時点にお
   ける操作の規範を作成する手段と、実習の際の学習者が
   行なった操作を評価する手段と、運転操作の評価に関す
   る詳細な知識を入力する手段と、運転操作に関する標準
   的な知識を格納する手段と、運転操作の評価に関する詳
   細な知識を格納する手段と、運転訓練シミュレータから
   のデータを入力する手段と、シミュレータの状態量およ
   び実習の際に発生したデータを格納する手段と、評価結
   果を出力する手段と、処理に一時的に必要なデータを格
   納する手段とを具備し、シミュレータにおける学習者の
   操作状況を自動収集し、学習者の行なった操作を評価す
   ることを特徴とする運転訓練支援装置。