JPH03177880A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、プ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ント運転員の教育
は、運転訓練センタな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。

［発明が射流しようとする課題］ 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
まま実プラントの運転に臨む可能性があり、場合によっ
て不必要なプラントトリップに致る、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：１ｆｆｉ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、実習の際に学習者が行なった操作を評
価する手段と、運転操作に関する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人力する手段と
、シミュレータの状態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
一助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。即ち、
本発明においては、以下に示す６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）　′Ａ習の際に学習者が行なった操作を評価する
ための第１の手段。

（２）運転操作に関する知識を格納するための第２の手
段。

（３）運転訓練シミュレータからのデータを入力するた
めの第３の手段。

（４）シミュ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４の手段。

（５）評価結果を出力するための第５の手段。

（６）処理に一時的に必要なデータを格納するための第
６の手段。

［作用］ 本発明によれば、シミュ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３の手段により入
力し、第４の手段に逐次格納し、第２の手段に格納され
ている知識と第４の手段に格納されているデータを用い
て、第１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６の手段に格納し、第６の手段に格納されて
いるデータを第５の手段より出力することにより、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ができる。

［実施例］ （１）装置構成 第１図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、第１図において、破線で囲った部分が本発明の範
囲である。実習の際に、学習者が行なった操作を評価す
る実習評価装置ｔ１を、運転操作に関する知識を格納す
るための第１のメモリ２と、シミュ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２のメモリ４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６と、運転訓練シミ
ュレータからのデータを入力するための通信人力装置３
とに接続する。また、通信人力袋ｖ！ｔ３を本装置外部
の運転訓練シミュレータ７と前記第２のメモリ４に接続
する。評価結果を出力するための出力装置５を、前記ワ
ーキングメモリ６に接続する。

（２）運転手順知識 第１のメモリ２には、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。

（ｃ）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。

（ｄ）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り、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。

（ｅ）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。

（ｆ）手順評価法 この手順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。

運転手順知識の紀連形式例を第２図に、その記述例を第
３図に示す。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＃力ぐ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（上位手順芯）　　（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（下位手順芯）、（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。

第３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り、■　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、 ■　Ｔ　ａ　ｖ　ｇ　−Ｔ　ａ　ｖ　ｇ　ｒａｄａｗ＋
　（制御棒引抜開始時のＴａｖｇ）ｍｏならば、この手
順は完了したと見做せ、 ■　ｉ　＋ａｄｏ＋＋＋　（制御棒引き抜き開始時刻）
−１，。６−１（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＜ｔｒｏａ。ｕ＋Ｌ＋ｅｄ−ｍ≦　４０　かつ
ｄＴａ　ｖ　ｇ　（ｔ　＞　ｔ　ｒｏａ＊＊＋＞　／　
ｄ　ｔ　＞ａならば、制御棒引抜速度が速いことを、 ■　ｔ、。６゜ｗｌｉ＋ａｄ−＠≦１０ならば、制御棒
「手動」後引抜く迄の時間が短かいことを、■　それ以
外であれば、制御棒引抜操作は適切である ことを表している。

（３）データベース 第２のメモリ４には、次の２種類のデータが格納される
。

（＋）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お、（
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。

（４）ワーキングメモリ６ ワーキングメモリ６には、以下の内容が格納される。

（ａ）ある時刻における操作の正常規範実習の過程で得
られたプロセス量などから、操作の進行状況のあるべき
状態を格納する。個々の操作は、「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。操作の進行状況と
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」、ある操作が、未だ実ｉテに関する評価のχ
・Ｉ象となっていない状態。

「実行待」：評価の対象となったが、操作の開始許可が
出ていない状態。

「完了待」：操作の開始許可が出たが、未だ操作の完了
が確認されていない状態。

「実行済」：操作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を
いう。即ち、操作手順は第５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おいて
は、ランク１の操作についてはまだ問題にならない（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。

（５）処理内容 第４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。

（ａ）開始 運転訓練シミュν一夕７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、該指定したシミ
ュレートを開始させる。また、通信人力袋ｖｔ３は運転
訓練シミュレータ７へ指定された実習内容を実習評価装
置１へ出力する。

（ｂ）人力処理 通信人力装置３は、運転訓練シミュレータ７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２のメモリ４に格納する。

運転訓練シミュレータ７による実習が終了し、データの
入力処理が完了する。

この場合、プロセスデータは収集された時刻ｔ−ｎＴご
とにまとめて格納され、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区分
［ｎＴ、（ｎ＋１）Ｔ］内に格納される。なお、通信入
力装置３内には、操作に対応する手順フレーム名がテー
ブル形成で格納されており、このテーブルに基づいて上
記変換が行なわれる。

（Ｃ）ワーキングメモリの初期化 実習評価装置１は、通信入力装置３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６から抽出（実習内容である手順フレーム名から出発
して下位手順フレーム名へと下位に展開させることによ
る）してワーキングメモリ６の丁未抽出」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フレー
ム名を「未抽出」より消去し、「実行待」に格納する。

（ｄ）規範状態の推定 実習評価袋Ｗ１は、第２のメモリ４に格納されている時
刻ｔ−ｎＴにおける運転訓練シミュレータ７の状態変数
などのプロセスデータと第１のメモリ２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に格納する。

操作のの進行状況に関する規範の推定とは、以下の処理
である。

（１）「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」にタイムタグ（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」より消去し「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、「完了待」にタ
イムタグとともに格納する。

（ｉｆ）　　ｒ完了待」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「完了待」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（１）　、（ｉｆ）について詳述すると、
運転手順知識は、本文でも述べた通り、階層構造を有し
ている。第５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、Ｔ、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Ａ
ｌｌ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。

画表において、時刻Ｔ１時にサンプリングが行なわれデ
ータが入力された結果、まず手順フレームＡの開始条件
（無条件）が成立し、下位手順のＡＩ、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「完了後」へ移される（☆２）。また、Ａ１の開始
条件は無条件であるから、上述目標、下位のＡｌｌ、Ａ
１２が「実行待」へＡ１が「完了後」へ移される（☆３
）。さらに、Ａｌｌ、Ａ１２も開始条件が無条件である
ため「完了待」へ移される（☆４゜☆５）。この場合、
Ａｌｌ、Ａ１２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
、ＡＩ２．ＡＩ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段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く。なお、☆１は初期化の状
態である。

（ｅ）学習者の評価（１） 実習評価装置１は、ワーキングメモリ６に格納されてい
る操作の進行状況に関する規範と第１のメモリ２に格納
されている運転手順知識を用いて、第２のメモリ４に格
納されている時刻［ｎ　Ｔ。

（ｎ＋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６に格納する。

学習者の操作の評価とは、以下の処理である。

（ｉ）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」ゆ壬４耘葦ト済ヨーを調べ、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６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６に
記述する。

ＨＤ　（ｉ）で「完了待」に格納されていることが確認
された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評価法スロットの条件を順次を
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６に記述する。すべての条件
が成立しなければ何もしない。

（ｆ）評価時刻の更新 実習評価装置１は、第２のメモリ４に格納されている次
の時刻のデータ（ｎ−ｎ＋１に相当）に基づいて、（ｄ
）、（ｅ）の処理を繰返す。次の時刻のデータがなけれ
ば、 （ｇ）学習者の評価（２） 実習評価装置１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６にその旨を記述する。

（ｈ）評価結果の出力 出力装置５は、ワーキングメモリ６に格納されている実
習評価装置１の評価装置１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り、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
十分な知識のまま実プラント等の運転に臨む可能性が少
なくなり、不必要なブラン°トドリップに致る、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ブロック図、第２図
および第３図はそれぞれ本発明の一実施例としての運転
手順知識の記述形式例および記述例を示す図、第４図は
本発明の一実施例における処理フローを示す図、第５図
は運転手順知識の階層構造例を示す図である。 １・・・実習評価装置、２・・・第１のメモリ、３・・
・通信入力装置、４・・・第２のメモリ、５・・・出力
装置、６・・・ワーキングメモリ、７・・・運転訓練シ
ミュレータ。

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、実習の際に学習者
   が行なった操作を評価する手段と、運転操作に関する知
   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。