JPH0481879A - プラントの運転規範作成装置 - 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、プラント運転員の運転訓練支援装置に関する
。

本発明は機器装置類などの一般の運転支援装置にも利用
できる。

〔従来の技術〕

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。近年こ
れに計算機を用いることによって運転員の教育効率の向
上を図ろうとする試みがなされている。前記のような計
算機を用いた運転訓練支援装置においては運転訓練員の
運転操作の基本型としての規範運転訓練に関する知識の
入力は、規範運転時における望ましいプラントの状態を
、適当な記述言語などの表現に変換することによって行
っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

インストラクタが規範となる運転知識を入力するには、
規範運転時にプラントが示すべき状態を記述言語に変換
する必要がある。しかしく１）プラント状態を記述言語
に変換し計算機に入力するための作業量が大きく、 （２）個々の運転手順に関する操作量は実際にシミュレ
ータにより模擬してみなければわからない。

そのため、インストラクタが運転規範データを作成′す
るのに要する負担が大きくなり、運転訓練に関する準備
が十分に行えず運転訓練が画一的で単調なものとなる可
能性がある。そのような状況のもとて訓練をうけた運転
員は、不十分な、あるいは誤った運転知識を持ったまま
実プラントの運転操作を行う可能性があり、不必要なプ
ラントトリップに至ったり、異常状態が起ったときに収
束させるのに多大の時間を要する恐れがあった。

〔課題を解決するための手段〕 本発明に係るプラントの運転規範作成装置は、プラント
の運転訓練支援装置において、運転規範データを作成す
るための規範作成装置（１）と、運転規範データを格納
するための第１メモリ（２）と、運転手順に関する知識
を入力するための入力装置（３）と、規範運転時のプラ
ント挙動に関する知識を入力するための入力袋Ｗ（４）
と、入力された知識を格納するための第２メモリ（５）
と、データバス（６）を具備し、前記各装置は、データ
通信を行うために前記データバス（６）に接続し、前記
規範作成装置（１）は、プラントシュミレータ（７）に
接続し、プラント運転訓練に用いる運転訓練支援装置に
おける規範運転操作に関するデータをインストラクタの
入力した知識から作成することを特徴とする。

〔作用〕

プラント挙動に関する知識は入力したタイムチャート波
形を入力装置４で変換することにより得られ、記述言語
で第２メモリ５に格納される。運転手順知識は、入力装
置３により手順毎に第２メモリ５に格納される。運転規
範データは、タイムチャート波形の形式から記述言語に
変換された後操作手順ごとに第１メモリ２に格納される
。第２メモリ５に格納されている知識に基づき、規範作
成装置ｌにより手順の順番および操作量についての運転
規範データを作成する。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図〜第９図に示す。

（１）　　装置構成 第１図は本発明装置の実施例の構成を示す。

第１図において破線で囲った部分は従来装置と異なる部
分を示し、ｌは運転規範データを作成するための規範作
成装置、２は運転規範データを格納するための第１のメ
モリ、３は運転手順に関する知識を入力するための入力
装置、４は規範運転時のプラント挙動に関する知識を入
力するための入力装置、５は入力された知識を格納する
ための第２のメモリ、である。上記各装置は、各装置相
互間でデータ通信を行うためにデータバス６に接続する
。さらに、前記規範作成装置１はプラントシミュレータ
７と接続する。訓練員は操作盤８によって操作を行う。

（２）プラント挙動に関する知識 前記第２メモリ５には、運転時の望ましいプラント挙動
に関する規範知識として、入力装置４から入力したタイ
ムチャート波形を変換することによって得られるプラン
ト挙動を表す記述言語が格納されている。タイムチ中−
ト波形から記述言語への変換は入力装置４で行う。記述
言語は計算機内部表現であり、入力編集はタイムチャー
ト波形の形式で行うことができる。この知識にはまた、
訓練員の訓練運転操作によって生じるプラント挙動の許
容しうる変動の範囲が、時間に関しておよびプラントパ
ラメータの大きさに関してそれぞれ記述されている。第
２図は規範運転時のプラント挙動に関する知識の入力例
を示す。図中光で囲んだ各時刻におけるタイムチャート
波形上の点の周囲すなわち矩形で囲んだ範囲が訓練員の
運転に関し妥当な操作として許容しうる範囲をあられし
ている。

出力パラメータＹＰ（プラント状態量）に関してプラン
ト挙動に関する知識は、第２図に示すように矩形の領域
として与えられる。出力パラメータＹアの第１番目の矩
形領域をＲ８（１とあられすことにする。第１０図では
、各出力パラメータと矩形領域の関係を示した。

これらＲＰの集合をＲとおく。即ち 出力時系列のベクトルＹ（ｔ）を以下のように定義する
。

Ｙ（ｔ）　　＝　（ＹＯ（ｔ）、　　Ｙｌ（ｔ）、　　
・・・、　　ｙ＊（ｔ）　　）規範運転では、個々のＹ
Ｐ（ｔ）が必ずＲ１内を通過する。

そこである運転操作！において、対応する操作量Ｘｔを
どのように動せば、ｒ　Ｙ　（ｔ）は必ずＲ内を通過し
なければならない。」という目的が達せられるか？とい
う問題につきあたる。

いま、運転手順！を行っているものとし、これに対応す
る操作量をＸとする。かんたんのため出力パラメータお
よび矩形はひとつのみを考え、第１１図（Ａ）のように
それぞれＹ、Ｒで表わす。

そしてＲを第１１図（Ｂ）のようなグリッドに分割する
。第１１図（Ｂ）には簡単のために３×３に分割した例
を示す。

Ｌ−ｔ　ｔ−＋のときの操作１ｘ（ｔ、−〇の許容範囲
Ｘ（ｔｉ−＋）は以下のように求める。

■ｔ＝ｔ＝−ＩＴＹｏを初期状態としたときはｔθ［１
；−＋　、１＋　］の間で入力しつづけて、第１２図（
Ａ）のように三角形の領域をＹ（ｔ）がとおるようなＸ
の範囲を乱数発生により求める。

求まったＸの範囲をＸｏとする。

■１　＝　１　、、でＹ、を初期状態としたときは第１
２図（Ｂ）のようにして■と同様にしてＸＩを得る。

■１　＝　１　＝−＋　でＹ２を初期状態としたとき、
■と同様にしてＸ２を得る。

■以下、順次ｔ、＋　　ｔｉ−１・・・と同様にＸをも
とめてゆく。「このＸが運転規範データである。」Ｘ（
ｔｉ−＋）＝Ｘｏ（ｔｉ−＋）ｎ　ＸＩ（ｔｉ−＋）ｎ
　Ｌ（ｔ、−＋）（３）運転手順知識 前記第２メモリ５には、さらに入力装置３により入力さ
れた運転手順に関する知識が、手順ごとに格納される。

各手順には以下の内容を記述する。

（ａ）　　手順名 運転手順に一意に付けられる名前を記述する。

（ｂ）　　上位手順 運転手順の属する１段上の手順名を記述する。

（Ｃ）　　下位手順 運転手順の属する１段下位の手順名を条件つきで記述す
る。条件とは現在のプラントの状態に適した下位手順を
選択するための分岐条件である。

（ｄ）　　実行条件 運転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る。開始条件には運転手順を開始す
るための条件を記述し、取消条件には、運転手順の実行
が不必要になったか、否かを判定するための条件を記述
する。

（ｅ）　　完了確認法 運転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３図に、記述例を第４図
に示す。図中、後に、十が付いているものは、複数個記
述できることを、前に＃がつ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し
たがい、第３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、−膜内部の（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（上位手順名）、（条
件・・）、（開始・・）などをひとかたまりでファセッ
ト、さらにもう１段内部の（下位手順名）、（開始条件
手続）、（取消条件手続）などをスロット値とよぶ。

第４図の記述例では １）制御棒引抜は ｊｉ）その上位手順が制御棒手動調整であり、ｉｉｉ　
）運転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、 ｉＶ　）　ＴａＶｇ−ＴａＶｇｒｏａｏｕｔ　（制御棒
引抜開始時のＴａｖｇ）　＞＝Ｑならば、運転手順は完
了したとみなせることを表している。

（４）運転規範データ 前記第１メモリ２には、タイムチャート波形の形式から
記述言語に変換された規範運転を行うためのプラント操
作に関するデータが、操作手順ごとに格納される。プラ
ント操作に関するデータの格納例を第６図に示す。各デ
ータは以下に示す内容を含んでいる。

（ａ）　　手順基 運転手順に一意につけられた名前を記述する。

（ロ）許容操作範囲 代表的な時点におけるこの手順の操作量の許容範囲を記
述する。前記同様、図中において十がついているものは
複数個格納できることを示す。許容範囲は、時間に関す
るものと操作量に関するものがあり、それぞれ下限、上
限であたえられる。以下これを操作フレームと称する。

（５）　　ワーキングメモリ 前記規範作成袋Ｗ１は、以下の状態を格納するワーキン
グメモリを持っている。

［実行待］：評価の対象になったが、操作の開始許可が
出ていない手順基を入れ る。

［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手順 名をいれる。

［完了法］：操作の完了が確認された手順基を入れる。

ワーキングメモリは状態に関して独立のものとし、それ
ぞれ［］内を名称として持つ。

（６）処理内容 第７図、第８図、および第９図に処理の流れを示す。第
８図のタスク２は、第７図のタスク１により呼ばれ、そ
れぞれ並列に処理が行なわれる。

第９図の処理はタスク２のサブルーチンにあたる。

以下に処理の詳細について述べる。

・タスク１は、現在のプラントの状態において実行が可
能である運転手順を順番に実行して各手順の実行時に必
要な操作量を算出する。

・タスク２は、現在のプラントの状態において実行が可
能である運転手順を全てもとめる。

タスク２は運転員の運転手順に関する全体的なイメージ
を模擬し、タスク１は一つ一つの運転手順に関する局所
的かつ具体的な操作イメージを模擬する。両タスクは、
規範作成装置ｌの制御のもとでおこなわれる。

［タスクｌ］ Ａ、運転規範データを作成するのに先立ち、まず規範運
転操作作成のための知識の入力を行う。運転手順に関す
る知識は、手順フレームの形で記述されたものを入力装
置３から読みこむ。規範運転操作に関する知識は、入力
装置４からタイムチャート波形の形式で入力する。

Ｂ、規範運転操作作成のために規範作成装置１に用意さ
れたワーキングメモリを初期化する。具体的には、 ［実行待コ、［完了待コ、Ｅ完了済コの内容を消去する
。

Ｃ６現在のプラントの状態で行うべき運転手順を推論す
るためのタスク２をタスク１と並列に実行開始する。

Ｄ、ワーキングメモリ　［完了待コを見にゆく。

［完了待］においては、現時点で実行可能な手順がタス
ク２により与えられる。もし一つもなければ何か入って
くるまで何度も見にゆく。もし、あれば Ｅ、［完了待］の先頭から一つ手順を取り出す。

Ｆ、プラントの具体的な操作手順にあたる手順を、単位
手順と呼ぶことにする。単位手順のあるひとまとまりの
操作は、プラント運転においてなんらかの目的を達成す
るための「意味」を持っている。これら一連の単位手順
をこの「意味」にかんしてまとめひとつの手順とし、そ
れら単位手順の上位手順と呼ぶことにする。この上位手
順は、具体的な操作としてそれがまとめている下位の単
位手順の実行を行う。単位手順の上位手順にも同様にし
てさらに上位の手順が定義でき、このようにして下位の
運転手順に関する意味をつぎつぎと上位の手順で明確に
してゆくことで、最終的にはプラントの運転イメージと
して手順の階層的構造が出来上がる。単位手順は最下位
の手順に相当する。このような階層的な手順の構造を表
すために、手順フレームを用いる。手順フレームを用い
た運転手順知識の例を第５図に示す。図中に於て手順は
Ａ、Ａｌｌ、ａなどの英数字で表されている。Ａは最上
位手順であり、最下位手順はａ、ｂなどの英小文字で表
す。上位の手順はど「意味」などの抽象塵の高い情報を
表し、下位の手順になるほど具体的な操作を意味する。

手順フレームを用いた運転手順の表現において、各手順
の終了は、その下位の手順が全て完了しく最下位のもの
は、無条件で下位手順が全て完了したとみなす）かつ手
順フレームに記述された完了条件が満たされたときであ
り、このときこの手順芯を［完了法コに格納する。そう
でなければそのまま［完了待］のもとの位置に戻す。な
お、完了条件としては、その手順の下位手順がすべて終
了するという暗黙の条件もふくまれる。最下位手順につ
いては、Ｇ、を行う。

Ｇ、規範知識として入力されたタイムチャート波形の矩
形内に収まるようなプラント出力が得られるような、そ
の手順の操作量の範囲を、あらかじめ大きめにとってお
いた操作量の範囲から無作為に何点か抽出してきてシミ
ュレータにより模擬することで、明らかにする。その時
の手順と操作量の範囲をメモリ２に記録する。

Ｈ０当該手順の手順フレームの完了条件を評価して、結
果が偽であればＧ、にもどる。そうでなければ当該手順
［完了済］にいれる。

１、ワーキングメモリＵ実行待Ｆ［完了待３に手順が無
くなれば、タスク１は終了する。

あればり、に戻る。

［タスク２］ Ａ、最上位の手順フレーム（ある運転モードに対応）を
Ｕ実行待フにもってくる。

Ｂ、［実行待］のコピーを［実行待コ′にとる。

［実行待１′のすべての手順に関して先頭から一つずつ
手順をとりだして、その実行条件を判定する。実行条件
判定に関しては第９図に示した。［実行待］′に一つも
手順がなければ、Ｃ０へ進む。

Ｃ，タスク１が終了するか、［実行待］に手順がなくな
ればタスク２は終了する。そうでなければ、Ｂにもどる
。

［実行条件判定］ Ａ、当該手順の実行条件スロットをみて、実行条件がみ
たされれば、 Ｂ、当該手順フレームの下位手順スロットの分岐条件を
順に評価し、最初に成立したもののみ、対応する全ての
下位手順を［実行待コの最後に、取り出し順に加える。

Ｃ１当該手順を［実行待１から［完了待〕の最初に移し
かえる。

Ｄ、リターン（第８図ステップ４へもどる）。

前述のように本発明の実施例では、タスク２で必要な運
転手順を決定し、タスク１で必要と決定された手順のう
ち最下位の手順についての具体的な規範操作量を決定す
る。具体的にはタスク２ではまずメモリ５から最上位手
順フレームをワーキングメモリ（Ｗ　　Ｍ）の［実行待
］に入力しくステップ８０１）、ステップ９０２で成立
した下位手順フレームをメモリ５からワーキングメモリ
（Ｗ　　Ｍ）の［実行待コヘ加え最上位手順フレームは
［完了待］へ移される（ステップ９０３）。

［実行待］には何もなくなるが［実行待］には下位手順
フレームが入っているのでステップ８０２へ戻る。以上
のような処理を繰り返す。最終的に最下位手順フレーム
がステップ９０２で［実行待］に加えられると、該手順
には下位手順フレームがないので新たに［実行待〕へ加
えられるフレームはない。従って、そこでタスク２は終
了する。このような処理によって、シミュレータに必要
な運転手順が決定される。シミュレート状態により実行
すべき手順がステップ８０５で選択されているからであ
る。

一方、タスク２でワーキングメモリ（Ｗ　　Ｍ）の［完
了時コに入れられた（ステップ９ｏ３）ものに対しては
タスク１の処理が行なわれる。即ちその手順が最下位の
ものであれば、ステップ７０８が行なわれ、ステップ７
０９で該手順に係る操作フレーム（規範操作量）が作成
されメモリ２へ格納される。なお、ステップ７０Ｂにお
いてメモリ２内のプラント挙動に関する知識が参照され
ている。

【発明の効果〕

本発明は前述のように構成されているので以下に記載す
るような効果を奏する。

（１）インストラクタが規範となる運転知識を入力する
さいに、プラント状態を記述言語に変換し計算機に入力
しなくてすむため、作業負担を軽減できる。

（２）個々の運転手順に関する操作量を自動的に生成で
きる。

（３）そのためインストラクタが運転規範データを作成
するのに要する負担が、著しく軽減され、運転訓練に関
する準備が十分に行えるようになり、運転員は不十分か
つ誤った運転知識をもったまま実プラントの運転操作を
行ない、不必要なプラントトリップに至ることを防止で
きるとともに、異常事態が起ったときに収束させるのに
従来は多大の時間を要したが本発明装置によりその時間
を短縮できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示す図であり、図中破
線で囲った部分は従来装置と異なる部分を示す。 第２図、第３図は本発明の実施例としての規範運転操作
を生成するための知識を示す図であり、第４図は第３図
の運転手順に関する知識の記述例である。 第５図は運転手順に関する知識の階層構造の記述例を示
す図、第６図は運転規範データの格納例を示す図、第７
図、第８図、第９図は本発明の実施例の処理の流れを示
す図、第１θ図は各出力パラメータと第２図の矩形領域
との関係を示す図、第１１図及び第１２図は操作量ｘ（
ｔｉ−＋）の許容範囲Ｘ（ｔｉ−＋）の求め方を示す図
である。 １・・・規範作成装置、２・・・第１のメモリ、３・・
・入力装置３．４・・・入力袋Ｗ４．５・・・第２のメ
モリ、６・・・データバス、７・・・プラントシミュレ
ータ、８・・・操作盤 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 プラント運転規範作成装置 ｊ１１図 規範運転時のプラント挙動に関する知識の入力例第 図 上位手順 下位手順 運転手順知識の階層構造例 第 図 運転規範データの格納例 Ｉ６ 図 運転手順知識の記述形式例 第３図 運転手順知識の記述例 タスク２ 運転手順抽出 第１０図 実行条件判定処理 第 図 （Ｂ）では、 かんたんのため３×３に分割した。 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　プラントの運転訓練支援装置において、 運転規範データを作成するための規範作成装置（１）と
   、 運転規範データを格納するための第１メモリ（２）と、 運転手順に関する知識を入力するための入力装置（３）
   と、 規範運転時のプラント挙動に関する知識を入力するため
   の入力装置（４）と、 入力された知識を格納するための第２メモリ（５）と、 データバス（６）を具備し、 前記各装置は、データ通信を行うために前記データバス
   （６）に接続し、前記規範作成装置（１）は、プラント
   シュミレータ（７）に接続し、 プラント運転訓練に用いる運転訓練支援装置における規
   範運転操作に関するデータをインストラクタの入力した
   知識から作成することを特徴とする運転規範作成装置。