JPH0654372A - 異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムの異常検知に際して異常検知の知識
内の比較すべき判定条件を絞り込むことができ、また、
運転員の経験的な知識を用いてサブシステムの絞り込む
際の推論順序が制御でき、また、異常データの特性に応
じて探索方向を決定して異常設備の特定ができる異常診
断装置を得る。 【構成】 入力されたデータと状態判定の知識よりシス
テムの状態を推論し、そのシステム状態に対応して選択
された異常判定の知識と入力されたデータよりシステム
の異常を推論し、また、検知された異常に対応する推論
順序を推論順序に関する知識を用いて制御し、また、異
常と判断されたデータに対応した探索方向を探索方向に
関する知識を用いて決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラント運転支援シ
ステムなどで、異常なサブシステムやその異常原因の特
定に使用される異常診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来の異常診断装置を示すブロッ
ク図である。図において、１は対象となるシステムから
のデータ、例えば対象プラントからのプラントデータが
入力されるデータ入力部、２はこのデータ入力部１から
のプラントデータと当該プラントの異常に関する知識に
基づいてプラントの異常を検知する異常検知部であり、
３は前記対象プラントの異常に関する知識としての異常
検知の知識である。４は異常検知部２においてプラント
の異常が検出された時、対象プラントが分割された複数
のサブシステム個々の正常時におけるふるまいや特性に
関する知識と、前記データ入力部１からのプラントデー
タとに基づいて異常なサブシステムを特定する異常設備
特定部であり、５は前記サブシステム個々の正常時にお
けるふるまいや特性に関する知識としてのサブシステム
毎の特性に関する知識である。６は異常設備特定部４に
て特定されたサブシステムの異常原因を、このサブシス
テム毎の特性に関する知識５と前記データ入力部１から
のプラントデータに基づいて特定する異常原因究明部で
ある。７はこの異常原因究明部６にて究明された異常原
因と、異常原因に対する操作に関する知識とに基づいて
対応操作ガイドを導く対応操作導出部であり、８はその
異常原因に対する操作に関する知識としての対応操作の
知識である。

【０００３】図９は前記異常検知の知識３の構成を示す
説明図であり、図において、３ａはそれぞれ各プラント
データに対して設定された判定条件としてのプラントデ
ータの正常時の特性である。また、図１０は前記サブシ
ステム毎の特性に関する知識５の構成を示す説明図であ
り、図において、５ａは該当するサブシステムの名称で
あるサブシステム名、５ｂは当該サブシステムに入出力
されるデータを定義する入出力データ知識、５ｃは当該
サブシステムの正常時の物理特性に関する正常特性知
識、５ｄは当該サブシステムの異常時の原因究明に関す
る原因究明知識である。これらサブシステム名５ａ、入
出力データ知識５ｂ、正常特性知識５ｃ、原因究明知識
５ｄにて構成されるサブシステム毎の特性の知識５は、
対象プラントを複数に分割した各サブシステム対応に用
意されている。

【０００４】次に動作について説明する。図示の異常診
断装置はプラント運転支援システムへの適用を示すもの
で、異常検知部２はデータ入力部１より入力されたプラ
ントデータを異常検知の知識３と比較し、対象プラント
に異常が発生しているか否かを推論する。その際、異常
検知部２は異常検知の知識３を構成しているプラントデ
ータの正常時の特性３ａを、その並びに従ってデータ入
力部１からのプラントデータと順番に比較してゆく。そ
の過程で不成立となるプラントデータの正常時の特性３
ａがあれば、対象プラントは異常であると判定する。異
常が発生していれば、次いで異常設備特定部４にて異常
なサブシステムの特定を行う。即ち、異常設備特定部４
は、異常検知部２にて異常と判断されたデータを出力し
ているサブシステムを、サブシステム毎の特性に関する
知識５に記述されている入出力データ知識５ｂより検索
して、該当するサブシステムの正常特性知識５ｃとデー
タ入力部１からのプラントデータとを比較する。その結
果、正常特性知識５ｃが不成立であればそのサブシステ
ムを異常とする。また、正常特性知識５ｃが成立すれば
そのサブシステムは正常と判断され、そのサブシステム
に入力されているデータを入出力データ知識５ｂの出力
データとして持っている別のサブシステムを検索し、同
様な処理を行って異常設備を推論する。次いで、異常原
因究明部６において、異常と判断されたサブシステムの
原因究明知識５ｄと入力されたプラントデータを用いて
異常原因を推論し、次いで対応操作導出部７において、
前記異常原因と対応操作の知識８を用いて、その異常原
因に対する対応操作ガイドを導出する。

【０００５】なお、このような従来の異常診断装置に関
連した技術が記載された文献としては、例えば「三菱電
機技報」第６３巻第７号（１９８９年 三菱電機株式会
社）の第６０〜６４頁に掲載された論文「プラント運転
支援リアルタイムエキスパートシステム」などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の異常診断装置は
以上のように構成されているので、対象プラントが大規
模になると、監視すべきプラントデータが多くなり、そ
れにともなって異常検知の知識３の判定条件であるプラ
ントデータの正常時の特性３ａの数も増大し、異常検知
部２における処理に多大な時間がかかって、プラント異
常時に必要な応答時間を確保できなくなるばかりか、サ
ブシステム間の入出力データの関連のみを用いてサブシ
ステムの絞り込みの推論が行われるため、プラントの運
転員の経験的な知識を絞り込みの過程に反映できず、さ
らに、異常設備の特定が異常と判断されたデータの上流
側の検索によて実行されるので、下流側に異常設備があ
った場合には特定されにくくなるなどの問題点があっ
た。

【０００７】請求項１に記載の発明は、上記のような問
題点を解消するためになされたものであり、プラントの
異常検知に際して異常検知の知識内の比較すべき判定条
件を絞り込むことができる異常診断装置を得ることを目
的とする。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、運転員の
経験的な知識を用いてサブシステムを絞り込む際の推論
順序を制御できる異常診断装置を得ることを目的とす
る。

【０００９】また、請求項３に記載の発明は、異常デー
タの特性に応じて探索方向を決定して異常設備の特定を
行うことができる異常診断装置を得ることを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る異常診断装置は、システムの状態に関する状態判定
の知識とデータ入力部からのデータとを比較して、シス
テムの状態を推論する状態判定部およびデータ入力部か
らのデータを、システムの異常に関する異常判定の知識
中の、前記状態判定部にて推論されたものに該当するも
のと比較してシステムの異常を判定する異常判定部を設
けたものである。

【００１１】また、請求項２に記載の発明に係る異常診
断装置は、異常検知部にて検知された異常に対応する推
論順序を、推論の順序に関する知識を用いて制御する推
論順序制御部を設けたものである。

【００１２】また、請求項３に記載の発明に係る異常診
断装置は、異常検知部の異常検知時に、異常と判定され
た前記データに対応した探索方向を、探索方向に関する
知識を用いて決定する探索方向決定部を設けたものであ
る。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明における異常判定部は、
状態判定部がデータ入力部からのデータを状態判定の知
識と比較して推定したシステムの状態に基づいて、該当
する異常判定の知識を選択し、それをデータ入力部から
のデータと比較してシステムの異常を判定することによ
り、システムの異常検知に際して異常検知の知識中の比
較すべき判定条件の絞り込みが可能な異常診断装置を実
現する。

【００１４】また、請求項２に記載の発明における推論
順序制御部は、推論の順序に関する知識を用いて、異常
検知部にて検知された異常に応じて推論順序を制御する
ことにより、サブシステムの絞り込みに際して運転員の
経験的な知識を反映できる異常診断装置を実現する。

【００１５】また、請求項３に記載の発明における探索
方向決定部は、探索方向に関する知識を用いて、異常検
知部にて異常と判定されたデータに対応する探索方向を
決定することにより、異常と判断されたデータの特性に
応じた探索方向の決定が可能な異常診断装置を実現す
る。

【００１６】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１を図に
ついて説明する。図１は請求項１に記載の発明の一実施
例を示すブロック図である。図において、１はデータ入
力部、４は異常設備特定部、５はサブシステム毎の特性
の知識、６は異常原因究明部、７は対応操作導出部、８
は対応操作の知識であり、図８に同一符号を付した従来
のそれらと同一、あるいは相当部分であるため詳細な説
明は省略する。また、９は前記データ入力部１から入力
されるデータとしてのプラントデータを、システムの状
態、即ちプラントの状態に関する知識と比較してシステ
ムとしてのプラントの状態を推論する状態判定部であ
り、１０はそのプラントの状態に関する知識としての状
態判定の知識である。１１は前記各プラントの状態に対
応して用意された、システムの異常、即ちプラントの異
常に関する知識の中の該当するものと、データ入力部１
からのプラントデータと比較してプラントの異常を判定
する異常判定部であり、１２はそのプラントの異常に関
する知識としての異常判定の知識である。

【００１７】次に動作について説明する。ここで、図２
はこの実施例１における異常判定の処理を説明するため
の、状態判定の知識１０と異常判定の知識１２との関連
を示す説明図である。状態判定部９はデータ入力部１よ
りプラントデータが入力されると、そのプラントデータ
を状態判定の知識１０と比較し、対象プラントのプラン
ト状態を推論して判定結果を異常判定部１１に送る。異
常判定部１１は異常判定の知識１２の中から、状態判定
部９で判定されたプラント状態に該当するものを選択
し、それをデータ入力部１から入力されたプラントデー
タと比較する。例えば、異常判定部１１は、状態判定部
９の判定で適用条件Ａが成立した場合には異常判定の知
識１２ａを、適用条件Ｂが成立した場合には異常判定の
知識１２ｂを選択し、その判定条件を入力されたプラン
トデータと順番に比較して対象プラントの異常を推論す
る。その結果、異常が発生していると推論された場合に
は、異常設備特定部４、および異常原因究明部６におい
て従来の場合と同様に、サブシステム毎の特性に関する
知識５と入力されたプラントデータとの比較に基づく、
異常なサブシステムとその異常原因の特定が行われ、さ
らに、対応操作導出部７における当該異常原因に対する
対応操作ガイドの導出が行われる。

【００１８】実施例２．次に、この発明の実施例２を図
について説明する。図３は請求項２に記載の発明の一実
施例を示すブロック図であり、図８と同一、あるいは相
当部分には同一符号を付して説明の重複をさけている。
図において、１３は異常検知部２にて検知された異常に
対応する推論順序を、推論の順序に関する知識を用いて
制御する推論順序制御部であり、１４はその推論順序に
関する知識である。

【００１９】また、図４は異常検知の知識３の構成を示
す説明図であり、判定条件である各プラントデータの正
常時の特性３ａ毎に異常名３ｂが付加されている点で従
来のものとは異なっている。さらに、図５は前記推論順
序に関する知識１４の構成を示す説明図で、図におい
て、１４ａは異常名、１４ｂはこの異常名１４ａに対応
して、対象プラントの運転者の経験的な知識を反映して
設定された探索順序リストである。当該推論順序に関す
る知識１４は、全ての異常名１４ａとそれに対応付けら
れた探索順序リスト１４ｂとによって構成されている。

【００２０】次に動作について説明する。従来の場合と
同様に、異常検知部２はデータ入力部１からのプラント
データと異常検知の知識３とを比較し、対象プラントに
異常が発生しているか否かを推論する。その結果、異常
が発生している場合には、推論順序制御部１３は異常検
知部２から送られてくる、不成立となったプラントデー
タの正常の特性３ａに付加された異常名３ｂを用いて推
論順序に関する知識１４を検索する。この推論順序に関
する知識１４中の異常名１４ａに、送られてきた異常名
３ｂと同じものがあれば、探索順序リスト１４ｂを異常
設備特定部４に送り、異常設備特定部４は受け取った探
索順序リスト１４ｂに記述されているサブシステムの順
序で、従来の場合と同様の異常設備特定の処理を行う。
即ち、該当するサブシステム毎の特性に関する知識５に
記述されている正常特性知識５ｃとプラントデータ８と
比較し、正常特性知識５ｃが不成立ならそのサブシステ
ムを異常とする。また、正常特性知識５ｃが成立すれ
ば、そのサブシステムは正常と判断し、前記探索順序リ
スト１４ｂ中の次のサブシステムについて同様な処理を
行い異常設備を推論する。探索順序リスト１４ｂ中に記
述されたサブシステムが全て正常となった場合、異常設
備特性部４は、異常検知部２にて判断された異常データ
を出力しているサブシステムを、サブシステム毎の特性
に関する知識５に記述されている入出力データ知識５ｂ
より検索して、そのサブシステムの正常特性知識５ｃを
入力されたプラントデータと比較する。正常特性知識５
ｃが不成立なら、そのサブシステムを異常とする。正常
特性知識５ｃが成立すれば、そのサブシステムは正常と
判断され、そのサブシステムの入力データを入出力デー
タ知識５ｂの出力データとして持っている別のサブシス
テムを検索し、同様な処理を行い異常設備を推論する。
以下従来の場合と同様に、異常原因究明部６において異
常と判断されたサブシステムの原因究明知識５ｄとプラ
ントデータを用いて異常原因を導出し、対応操作導出部
７においてその異常原因と対応操作の知識８を用いて異
常原因に対する対応操作ガイドを導出する。

【００２１】実施例３．次に、この発明の実施例３を図
に基づいて説明する。図６は請求項３に記載の発明の一
実施例を示すブロック図であり、図において、１５は異
常検知部２の異常検知時に、異常と判定されたプラント
データに対応した探索方向を、探索方向に関する知識を
用いて決定する探索方向決定部、１６はその探索方向に
関する知識である。他は図３に同一符号を付したものと
同一、もしくは相当部分であるため、その説明は省略す
る。また、図７は前記探索方向に関する知識の構成を示
す説明図であり、各プラントデータ毎に、そのプラント
データ名と、その探索方向が上、下、および双で示され
ている。ここで、上は上流側へ、下は下流側へそれぞれ
探索することを示しており、双は両方向へ探索すること
を示している。

【００２２】次に動作について説明する。異常検知部２
は従来の場合と同様に、プラントデータと異常検知の知
識３とを比較して対象プラントに異常が発生しているか
否かを推論する。発生していれば探索方向決定部１５に
おいて、異常設備を探索する方向を得る。探索する方向
は、異常検知部２にて異常と判断されたプラントデータ
のプラントデータ名をもとに探索方向に関する知識１６
を検索し、その探索方向を得る。次に、異常設備特定部
４は、異常と判断されたプラントデータと、当該探索方
向と、サブシステム毎の特性に関する知識５内の入出力
データ知識５ｂおよび正常特性知識５ｃと、データ入力
部１からのプラントデータを用いて異常設備の特定を行
う。例えば、異常と判断されたプラントデータ名が２で
あれば、探索方向に関する知識１６の検索によって探索
方向が双が得られる。異常設備特定部４は異常なプラン
トデータを入力しているサブシステムと出力しているサ
ブシステムを各サブシステムの入出力データ知識５ｂよ
り検索し、該当するサブシステムの正常特性知識５ｃと
プラントデータとを比較し、そのサブシステムが正常で
あるか否かを判断する。正常であれば、データネットワ
ークをたどり、そのサブシステムの下流あるいは上流に
あるサブシステムを同様に探索する。また、異常なプラ
ントデータ名が１ならば、探索方向が上であるので、異
常プラントデータを出力しているサブシステムを、異常
なプラントデータ名が３ならば、探索方向は下であるの
で、異常プラントデータを入力しているサブシステムを
たどり、異常設備を探索する。次いで異常原因究明部６
において、異常と判断されたサブシステムの原因究明知
識５ｄと入力されたプラントデータを用いて異常原因を
導出し、対応操作導出部７においてその異常原因と対応
操作の知識８を用いて異常原因に対する対応操作ガイド
を導出する。

【００２３】実施例４．なお、上記各実施例では、プラ
ント運転支援システムに適用した場合について述べた
が、多数のユニットで構成されている、計算機システム
や自動車の電子制御システム等における異常ユニットの
検出など、物理パラメータのネットワークをたどって検
索を行う推論方式であれば他のシステムに適用してもよ
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、状態判定部にてデータ入力部からのデータと状
態判定の知識よりシステムの状態を推論し、異常判定部
にてそのシステム状態に対応して選択された異常判定の
知識とデータ入力部からのデータよりシステムの異常を
推論するように構成したので、システムの異常検知に際
して異常検知の知識中の比較すべき判定条件の絞り込み
が可能となり、対象システムが大規模になっても異常検
知までの時間を短くすることができ、装置の応答時間が
短縮される効果がある。

【００２５】また、請求項２に記載の発明によれば、異
常検知部で検知された異常に対応する推論順序を、推論
順序に関する知識を用いて推論順序制御部にて制御する
ように構成したので、運転員の経験的な知識を反映した
より親和性の高い異常診断を行うことができる効果があ
る。

【００２６】また、請求項３に記載の発明によれば、異
常と判断されたデータに対応した探索方向を、探索方向
に関する知識を用いて探索方向決定部にて決定するよう
に構成したので、異常と判断されたデータの特性に合っ
た方向に探索が行われ、信頼性が高く、効率的な探索を
行うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】上記実施例における状態判定の知識と異常判定
の知識との関連を示す説明図である。

【図３】この発明の実施例２を示すブロック図である。

【図４】上記実施例における異常検知の知識を示す説明
図である。

【図５】上記実施例における推論順序に関する知識を示
す説明図である。

【図６】この発明の実施例３を示すブロック図である。

【図７】上記実施例における探索方向に関する知識を示
す説明図である。

【図８】従来の異常診断装置を示すブロック図である。

【図９】その異常検知の知識を示す説明図である。

【図１０】そのサブシステム毎の特性に関する知識を示
す説明図である。

【符号の説明】

１ データ入力部 ２ 異常検知部 ３ 異常検知の知識 ４ 異常設備特定部 ５ サブシステム毎の特性に関する知識 ６ 異常原因究明部 ９ 状態判定部 １０ 状態判定の知識 １１ 異常判定部 １２ 異常判定の知識 １３ 推論順序制御部 １４ 推論順序に関する知識 １５ 探索方向決定部 １６ 探索方向に関する知識

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象となるシステムからのデータが入力
   されるデータ入力部と、前記データ入力部からのデータ
   を前記システムの状態に関する状態判定の知識と比較し
   て前記システムの状態を推論する状態判定部と、前記デ
   ータ入力部からのデータを、前記システムの状態対応に
   用意されたシステムの異常に関する異常判定の知識の中
   の該当するものと比較してシステムの異常を判定する異
   常判定部と、前記異常判定部にて前記システムが異常と
   判定された時、前記システムが分割された複数のサブシ
   ステム個々に対応して用意され、それぞれのサブシステ
   ムの正常時におけるふるまいや特性に関するサブシステ
   ム毎の特性に関する知識の中の該当するものを、前記デ
   ータ入力部からのデータと比較して異常なサブシステム
   の特定を行う異常設備特定部と、前記異常設備特定部に
   て特定されたサブシステムの異常原因を、前記データ入
   力部からのデータと前記サブシステム毎の特性に関する
   知識と比較して特定する異常原因究明部とを備えた異常
   診断装置。
2. 【請求項２】 対象となるシステムからのデータが入力
   されるデータ入力部と、前記データ入力部からのデータ
   を前記システムの異常に関する異常検知の知識と比較し
   て前記システムの異常を検知する異常検知部と、前記異
   常検知部にて検知された異常に対応する推論順序を、推
   論順序に関する知識を用いて制御する推論順序制御部
   と、前記システムが分割された複数のサブシステム個々
   に対応して用意され、それぞれのサブシステムの正常時
   におけるふるまいや特性に関するサブシステム毎の特性
   に関する知識の中より該当するものを、前記推論順序制
   御部にて指定された推論順序に従って選択し、それを前
   記データ入力部からのデータと比較して異常なサブシス
   テムの特定を行う異常設備特定部と、前記異常設備特定
   部にて特定されたサブシステムの異常原因を、前記デー
   タ入力部からのデータと前記サブシステム毎の特性に関
   する知識と比較して特定する異常原因究明部とを備えた
   異常診断装置。
3. 【請求項３】 対象となるシステムからのデータが入力
   されるデータ入力部と、前記データ入力部からのデータ
   を前記システムの異常に関する異常検知の知識と比較し
   て前記システムの異常を検知する異常検知部と、前記異
   常検知部の異常検知時に、異常と判定された前記データ
   に対応した探索方向を、探索方向に関する知識を用いて
   決定する探索方向決定部と、前記システムが分割された
   複数のサブシステム個々に対応して用意され、それぞれ
   のサブシステムの正常時におけるふるまいや特性に関す
   るサブシステム毎の特性に関する知識の中より該当する
   ものを、前記探索方向決定部にて決定された探索方向に
   従って選択し、それを前記データ入力部からのデータと
   比較して異常なサブシステムの特定を行う異常設備特定
   部と、前記異常設備特定部にて特定されたサブシステム
   の異常原因を、前記データ入力部からのデータと前記サ
   ブシステム毎の特性に関する知識とを比較して特定する
   異常原因究明部とを備えた異常診断装置。