(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の手順に従ってプラント運転を実行するプラント運転装置において、
プラント運転によって得たデータをもとに、プラント運転の中で自動化により運転効率の向上が見込まれる運転領域を定量的に見つけ出すことを支援する計画機能部と、
プラント運転で行う各作業を工程部品アイコンとして用意しておき、用意した工程部品アイコンを選択して運転手順に従って画面上に並べることにより作業手順図を構築するとともに、作業手順図のアプリケーションプログラムを作成する構築機能部と、
この構築機能部で作成したアプリケーションプログラムを実行してプラント運転を行う運転機能部と、
運転後のアプリケーションプログラムを評価して改善点を浮き彫りにすることを支援する研究機能部と、
この研究機能部で浮き彫りにした改善点をもとにアプリケーションプログラムに改善を施す改善機能部と、
を有し、前記計画機能部、構築機能部、運転機能部、研究機能部及び改善機能部の処理をサイクルとして繰り返すことを特徴とするプラント運転装置。
【請求項２】
所定の手順に従ってプラント運転を実行するプラント運転装置において、
プラント運転で行う各作業を絵で表わしたアイコンとこのアイコンの処理を実行する既製のプログラムとを関連付けて用意したアイコン用メモリと、
このアイコン用メモリからアイコンを選択し、選択したアイコンを画面上で接続し、プラント運転の作業手順を示した作業手順図を画面上に作成するアイコン接続手段と、
このアイコン接続手段で作成した作業手順を実行するための情報を生成する情報生成手段と、
この情報生成手段で生成した情報及び作業手順図の中にあるアイコンと関連付けたプログラムをもとに、画面表示した作業手順図に従ってプラント運転を実行する運転実行手段と、
を有することを特徴とするプラント運転装置。
【請求項３】
前記作業手順図はフローチャートであることを特徴とする請求項２記載のプラント運転装置。
【請求項４】
画面表示した作業手順図にあるアイコンを指定する入力手段を有し、前記運転実行手段は入力手段で指定されたアイコンの作業を実行することを特徴とする請求項２記載のプラント運転装置。
【請求項５】
所定の手順に従ってプラント運転を実行するプラント運転装置において、
例外処理を示すアイコンとこのアイコンの処理を実行する既製のプログラムとを関連付けて用意したアイコン用メモリと、
例外処理が発生したときに、前記アイコン用メモリに用意したアイコンを画面上で接続し、例外処理の作業手順図を画面上に作成するアイコン接続手段と、
このアイコン接続手段で作成した例外処理の作業手順を実行するための情報を生成する情報生成手段と、
この情報生成手段で生成した情報及び作業手順図の中にあるアイコンと関連付けたプログラムをもとに、例外処理の作業手順図に従って例外処理のプラント運転を実行する例外処理実行手段と、
を有することを特徴とするプラント運転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学プラント、鉄鋼プラント等の運転に適用され、所定の手順に従って運転を実行するプラント運転装置に関するものである。更に詳しくは、運転効率の向上を支援するための工夫を施したプラント運転装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラント運転においては、スタートアップ、シャットダウン、グレードチェンジ等に代表される非定常運転や、定常運転時に発生したプロセス異常、機器異常、制御異常などに対する処置、制御の補助操作等は、未だマニュアル操作主体で行われていることの多い運転領域である。このため、運転員のスキル差によって運転品質にムラ（制御不安定、運転時間ロス、製品品質ロス、ユーティリティロス、作業抜け等）が生じ、これが運転効率向上のボトルネックとなっている場合がある。ここで、ユーティリティロスは、プラントに供給された電気、ガス、蒸気等のロスである。
【０００３】
また、昨今の省力化によって熟練運転員は急速な減少傾向にあり、運転ノウハウの継承が急務となっている。
しかし、上述したマニュアル操作主体の運転領域は、熟練運転員の運転ノウハウに依存するところが大きいため、ＤＣＳ（分散型制御システム）やプロセスコンピュータによる従来の自動化手法では次の問題点があった。
【０００４】
▲１▼運転員→計装エンジニア→メーカー間の仕様伝達時におけるアプリケーションプログラムの完成度の低下が避けられない。
▲２▼プロセスや運転方法の変更、改善を繰り返すことにより、アプリケーションプログラムの陳腐化現象を引き起こし、元の完成度に戻すためには多大な労力とコストが必要である。
▲３▼運転員からのヒアリング、社内打ち合わせ、メーカとの打ち合わせ、機能仕様書の作成等の作業に多くの労力が必要である。このため、継続的なアプリケーションプログラムの進化、発展が困難である。
【０００５】
これらは、熟練運転員自身がアプリケーションプログラムの開発から保守まで、直接、簡単に、かつ継続して運用できる自動化支援システムが無かったことに起因している。このため、早急なシステム開発が各ユーザーから望まれていた。
【０００６】
また、従来のプラント運転装置では、運転手順を画面上に表示したものはなかった。このため、熟練運転員の運転ノウハウが新人運転員に継承されにくく、運転品質の差が大きかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、計画、構築、運転、研究、改善の５つの機能から構成される運転効率向上サイクルを用意し、これら５つの機能を順番に実施することによって、運転効率を確実かつ継続的に維持、向上させることができ、しかもプロセスや運転方法の変更や改善によるアプリケーションプログラムの陳腐化を防止できるプラント運転装置を実現することを目的とする。
また、本発明は熟練運転員はアイコンを画面上で接続することによって容易に作業手順図を作成でき、これと同時に作成した作業手順図を実行するプログラムも作成されることによって、熟練運転員の運転ノウハウを新人運転員に継承し、運転品質を均質化することができるプラント運転装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は次のとおりの構成になったプラント運転装置である。
【０００９】
（１）所定の手順に従ってプラント運転を実行するプラント運転装置において、プラント運転によって得たデータをもとに、プラント運転の中で自動化により運転効率の向上が見込まれる運転領域を定量的に見つけ出すことを支援する計画機能部と、
プラント運転で行う各作業を工程部品アイコンとして用意しておき、用意した工程部品アイコンを選択して運転手順に従って画面上に並べることにより作業手順図を構築するとともに、作業手順図のアプリケーションプログラムを作成する構築機能部と、
この構築機能部で作成したアプリケーションプログラムを実行してプラント運転を行う運転機能部と、
運転後のアプリケーションプログラムを評価して改善点を浮き彫りにすることを支援する研究機能部と、
この研究機能部で浮き彫りにした改善点をもとにアプリケーションプログラムに改善を施す改善機能部と、
を有し、前記計画機能部、構築機能部、運転機能部、研究機能部及び改善機能部の処理をサイクルとして繰り返すことを特徴とするプラント運転装置。
【００１０】
（２）所定の手順に従ってプラント運転を実行するプラント運転装置において、
プラント運転で行う各作業を絵で表わしたアイコンとこのアイコンの処理を実行する既製のプログラムとを関連付けて用意したアイコン用メモリと、
このアイコン用メモリからアイコンを選択し、選択したアイコンを画面上で接続し、プラント運転の作業手順を示した作業手順図を画面上に作成するアイコン接続手段と、
このアイコン接続手段で作成した作業手順を実行するための情報を生成する情報生成手段と、
この情報生成手段で生成した情報及び作業手順図の中にあるアイコンと関連付けたプログラムをもとに、画面表示した作業手順図に従ってプラント運転を実行する運転実行手段と、
を有することを特徴とするプラント運転装置。
【００１１】
（３）前記作業手順図はフローチャートであることを特徴とする（２）記載のプラント運転装置。
【００１２】
（４）画面表示した作業手順図にあるアイコンを指定する入力手段を有し、前記運転実行手段は入力手段で指定されたアイコンの作業を実行することを特徴とする（２）記載のプラント運転装置。
【００１３】
（５）所定の手順に従ってプラント運転を実行するプラント運転装置において、
例外処理を示すアイコンとこのアイコンの処理を実行する既製のプログラムとを関連付けて用意したアイコン用メモリと、
例外処理が発生したときに、前記アイコン用メモリに用意したアイコンを画面上で接続し、例外処理の作業手順図を画面上に作成するアイコン接続手段と、
このアイコン接続手段で作成した例外処理の作業手順を実行するための情報を生成する情報生成手段と、
この情報生成手段で生成した情報及び作業手順図の中にあるアイコンと関連付けたプログラムをもとに、例外処理の作業手順図に従って例外処理のプラント運転を実行する例外処理実行手段と、
を有することを特徴とするプラント運転装置。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。
プラント運転装置は、計画機能部１、構築機能部２、運転機能部３、研究機能部４、改善機能部５からなる。５つの機能部の処理を順番に実行することにより、運転効率向上サイクルを形成する。
図２は運転効率向上サイクルの概念図である。運転効率向上サイクルにある各機能部を説明する。
【００１８】
（１）計画機能部
計画機能部１は、プラント運転によって得たデータをもとに、プラント運転の中で自動化により運転効率の向上が見込まれる運転領域を定量的に見つけ出すことを支援する。計画機能部１は、ＤＣＳから収集されたイベントログを解析する。
【００１９】
図３は解析に用いる画面例を示した図である。
計画機能部１は、ＤＣＳに保存されたイベントログを収集し、ＥＴＢグラフ（Ｅｖｅｎｔ  Ｂａｌａｎｃｅ  Ｔｒｅｎｄ  Ｇｒａｐｈ）によって、操作要求量（プロセスアラーム、アナンシエータメッセージ、オペレーションガイダンス等）と操作量（操作量ＭＶ、設定量ＳＶ、自動操作または手動操作の操作モード）の時系列バランスを表示することによって、問題となる運転領域を浮き彫りにする。
【００２０】
図３のウィンドウ１０には、操作要求量１１と操作量１２のバランスを時系列に表わしたＥＴＢグラフを表示している。これにより、問題となる運転の発生時刻（Ｗｈｅｎ）を絞り込む。
ウィンドウ１３には、出された操作要求の種別（Ｗｈａｔ）を円グラフで表示している。
ウィンドウ１４には、操作要求の発生源（Ｗｈｅｒｅ）を表示している。
ウィンドウ１５には、操作要求の発生時刻とメッセージを一覧表示している。
【００２１】
これらのことから、図３の解析画面により、問題となる運転領域を浮き彫りにし、更に問題となる運転領域について操作要求の発生時刻（Ｗｈｅｎ）、種別（Ｗｈａｔ）、発生源（Ｗｈｅｒｅ）の３つの情報から問題となるタグを絞り込むことができる。解析画面により問題点が定量的に見えるので、改善の元データとして有効である。
【００２２】
（２）構築機能部
構築機能部２は、運転自動化のアプリケーションプログラムを構築する。構築機能部２は、プラント運転で行う各作業を工程部品アイコンとして用意しておき、この工程部品アイコンを運転手順に従って画面上に並べることにより作業手順図を構築するとともに、作業手順図のアプリケーションプログラムを作成する。熟練運転員が簡単かつ直感的にアプリケーションプログラムを構築できるように構成されている。構成を説明する。
【００２３】
マニュアル操作主体の運転は、
▲１▼ＤＣＳ操作（ポンプ起動停止、設定変更、ランピング等）
▲２▼ＤＣＳ監視（トレンド監視、バランス監視、アラーム等）
▲３▼条件待ち（温度が１００℃になったら等）
▲４▼時間待ち（１０分待ち、３時になったら等）
▲５▼作業依頼（手動弁開閉、現場指示計確認等）
等で構成されている。
【００２４】
構築機能部２は、これらの各作業を工程部品アイコンとして用意している。アイコンはユーザによる新規作成も可能である。図４に工程部品アイコンの例を示す。工程部品アイコンは作業内容を絵で表わしている。熟練運転員はこれらの工程部品アイコンを、普段自分が行っている運転手順どおりに画面上に並べることによって、自動化シーケンス（業務フロー）の作業手順図を構築できる。作業手順図は、例えば、馴染みの深いフローチャートで表現されるため、運転知識を共有する上で非常に有効である。
【００２５】
図５及び図６は業務フローの例を示した図である。
図５では、業務フローの中のある工程ユニットで行う処理を業務フローで示し、更にこの業務フローの中のある工程ユニットで行う処理を業務フローで示すという具合に、業務フローを階層構造で示している。
図６の業務フローでは、フローチャートの処理の中にアイコンの絵が表示されている。
これらの業務フローは画面上に表示される。
【００２６】
構築機能部２は、画面上に構築した作業手順図のアプリケーションプログラムを作成する。
前述した工程部品アイコンには、アイコンの処理を行うための既製のプログラムが用意されている。工程部品アイコンと既製のプログラムが関連付けられている。画面上で工程部品アイコンを配列し、アイコン同士を接続して作業手順図を構築したときに、これに伴ってアイコンに付けた順番の情報、アイコンの接続情報等が生成される。生成した情報と、アイコンと関連付けた既製のプログラムにより、作業手順図に対応したアプリケーションプログラムを構成する。
【００２７】
（３）運転機能部
運転機能部３は、構築機能部２で作成したアプリケーションプログラムを実行してプラント運転を行う。構築機能部２で作成した業務フローを運転画面としてそのまま利用できるため、運転画面を別に構築する必要がない。
図７は運転画面の例を示した図である。
運転のスタート及びストップは、工程部品アイコン単位、工程ユニット単位、業務フロー単位でマウス操作により簡単に行うことができる。運転中は、必要に応じてアラーム、ガイダンス等の各種メッセージを表示させることができ、安全かつ確実に運転を進めることができる。
【００２８】
運転機能部３は、ＤＣＳからのデータ収集、業務フローの実行は行うが、ＤＣＳへのデータ設定は一切行わない試運転モードを用意している。これによって、プラントに悪影響を与えずアプリケーションプログラムのチェック及び新人運転員のトレーニングを行うことができる。運転中に気付いたことはメモ貼りで業務フロー中に付け加えておくことができ、業務フローの更なる充実及び運転後の修正忘れ防止に有効である。
【００２９】
（４）研究機能部
研究機能部４は、運転後のアプリケーションプログラムを評価して改善点を浮き彫りにする作業を支援する。各工程の実際にかかった時間や、アプリケーションプログラムの実行が滞ったり、ポーズやリスタート等の介入操作が行われた頻度をタイムチャートやグラフ形式で表示する運転指標表示機能を備えている。
【００３０】
（５）改善機能部
改善機能部５は、研究機能部４で浮き彫りにした改善点をもとにアプリケーションプログラムに改善を施す。
【００３１】
上述した計画機能部１、構築機能部２、運転機能部３、研究機能部４、改善機能部５の処理をサイクルとして繰り返す。
【００３２】
図８は本発明の他の実施例を示す構成図である。
この実施例は、構築機能部２と運転機能部３の具体的構成例を示した図である。
図８で、アイコン用メモリ３０は、プラント運転で行う各作業を絵で表わしたアイコンとこのアイコンの作業を実行する既製のプログラムとを関連付けて用意している。用意するアイコンとしては、例えば、図４に示すアイコンがある。
アイコン接続手段３１は、アイコン用メモリ３０からアイコンを選択し、選択したアイコンを表示手段３２の画面上で接続し、プラント運転の作業手順を示した作業手順図を画面上に作成する。作業手順図は、例えば、フローチャートである。作成した作業手順図としては、例えば、図５及び図６に示すフローチャートがある。
【００３３】
情報生成手段３３は、アイコン接続手段３１で作成した作業手順を実行するための情報を生成する。生成する情報としては、例えば、アイコンに付けた順番の情報、アイコンの接続情報等がある。情報生成手段３３で生成した情報（実行情報）は記憶手段３４に落とし込まれる。
運転実行手段３５は、情報生成手段３３で生成した情報及び作業手順図の中にあるアイコンと関連付けたプログラムをもとに、画面表示した作業手順図に従ってプラント運転を実行する。プラントＰＬＴは運転実行手段３５により稼動される。
【００３４】
入力手段３６は、例えばマウス、キーボード等で、プラント運転に必要な入力操作を行うために設けられている。画面上の画面表示した作業手順図にあるアイコンを入力手段３６で指定すると、運転実行手段３５は指定されたアイコンの作業を実行する。これにより、画面操作で直接にプログラムを実行することができる。
表示制御手段３７は、表示手段３２の表示を制御する。
【００３５】
図９は本発明の他の実施例を示す構成図である。図９で前出の図と同一のものは同一符号を付ける。
アイコン用メモリ３０には、例外処理を示すアイコンとこのアイコンの処理を実行する既製のプログラムとを関連付けて用意している。なお、アイコン用メモリ３０には、通常処理を示すアイコンとそのプログラムも用意されている。
アイコン接続手段３１は、例外処理が発生したときに、アイコン用メモリ３０に用意したアイコンを画面上で接続し、例外処理の作業手順図を画面上に作成する。
【００３６】
情報生成手段３３は、アイコン接続手段３１で作成した例外処理の作業手順を実行するための情報を生成する。情報生成手段３３で生成した情報（例外処理実行情報）は記憶手段４０に落とし込まれる。
例外処理実行手段４１は、情報生成手段３３で生成した例外処理実行情報及び作業手順図の中にあるアイコンと関連付けたプログラムをもとに、例外処理の作業手順図に従って例外処理のプラント運転を実行する。
例外処理判断手段４２は、例外処理の発生の有無を判断する。
【００３７】
図９の実施例で、通信異常やオペレータの操作によってプラント運転を停止した場合に、例外処理判断手段４２は例外処理が発生したと判断する。これによって、プラント運転が例外処理へ移行する。
例外処理に移行すると、アイコン接続手段３１は、アイコン用メモリ３０に用意した例外処理のアイコンを画面上で接続し、例外処理の作業手順図を画面上に作成する。
情報生成手段３３は、作成した例外処理の作業手順を実行するための情報を生成する。例外処理実行手段４１は例外処理の作業手順図に従って例外処理のプラント運転を実行する。
【００３８】
図１０は例外処理の作業手順図の一例を示した図である。
通常運転の実行ステータスで一時停止コマンドが入ると、「一時停止処理」を実行し、一時停止ステータスに移行する。開始コマンドが入ると、「再起動処理」を実行し、実行ステータスに戻る。
通常運転の実行ステータスで手動終了コマンドが入ると、「手動終了処理」を実行し、手動終了ステータスに移行する。
「一時停止処理」、「再起動処理」、「手動終了処理」は例外処理のアイコンとして用意されている。
【００３９】
例外処理が発生したときに、例外処理の作業手順図は画面上に表示される。これによって、オペレータはどのような処理を行っているかを画面上で認識できる。
【００４０】
図１１は本発明の他の実施例を示す構成図である。
この実施例は試運転モードを用意したプラント運転装置である。
運転実行手段３５は、プラントＰＬＴからのデータ（例えばプロセスデータ）を入力し、この入力に応じてプラント運転を実行するための信号を出力する。この出力は検証情報記憶手段５０に落とし込まれる。落とし込まれた出力情報はメモリ制御手段５１により読み出され、表示手段３２で画面表示される。
【００４１】
図１１の実施例で、試運転モードに入ると、運転実行手段３５はプラントＰＬＴからのデータを入力し、この入力に応じた出力を発生する。この出力は表示手段３２に画面表示される。オペレータは画面表示された出力を見て運転実行手段３５が正常にプラント運転をしているかどうかを検証する。
この実施例ではプラントから信号をもらうが、プラントに対しては信号を与えないで検証を行っている。このため、プラントに悪影響を与えることなく検証を行うことができる。
【００４２】
図１２は本発明の他の実施例を示す構成図である。
この実施例も試運転モードを用意したプラント運転装置である。
検証情報記憶手段５０には、プラントから上がってくるデータと同じデータを用意した仮想プラント５２が存在している。仮想プラント５２は、例えばデータテーブルで構成される。
【００４３】
図１２の実施例で、メモリ制御手段５１は、仮想プラント５２からのデータを読み出す。読み出したデータは擬似的なプラントからの入力として運転実行手段３５に与えられる。運転実行手段３５は、読み出したデータを入力し、この入力に応じてプラント運転を実行するための信号を出力する。この出力は表示手段３２に画面表示される。オペレータは画面表示された出力を見て運転実行手段３５が正常にプラント運転をしているかどうかを検証する。
【００４４】
オペレータは、入力手段３６とメモリ制御手段５１を介して仮想プラント５２のデータを変更することができる。これによって、擬似的なプラントからの入力を変更できる。
この実施例では、仮想プラントを用意することにより、実プラントとの間で信号のやりとりをしないで（オフラインで）検証を行っている。このため、プラントに悪影響を与えることなく検証を行うことができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば次の効果が得られる。
【００４６】
請求項１の発明では、計画、構築、運転、研究、改善の５つの機能から構成される運転効率向上サイクルを用意し、これら５つの機能を順番に実施している。これによって、運転時間のロス削減、原材料やユーティリティのロス削減等により運転効率を確実かつ継続的に維持、向上させることができ。また、プロセスや運転方法の変更や改善によるアプリケーションプログラムの陳腐化を防止できる。更に、ベテラン運転員が急速に減少していく中で、安全性の確保や運転ノウハウの継承を行うことができる。
【００４７】
請求項２の発明によれば、熟練運転員はアイコンを画面上で接続することによって容易に作業手順図を作成できる。これと同時に作成した作業手順図を実行するプログラムも作成される。新人運転員は作成した作業手順図をもとに容易にプラント運転を行うことができる。このため、熟練運転員の運転ノウハウを新人運転員に継承することによって、運転品質を均質化することができる。
【００４８】
請求項３の発明によれば、作業手順図がフローチャートであるため、運転手順で発生する複雑な分岐やループの処理手順を画面上で明確にすることができる。これによって、現状に即した運転手順を表現できる。
【００４９】
請求項４の発明によれば、画面上に作った作業手順図に直接操作を行ってプラント運転を実行できる。
【００５０】
請求項５の発明によれば、プラント運転が例外処理に移行したときに、例外処理の作業手順書が画面表示されるため、オペレータは例外処理の進捗状況を容易に把握できる。また、画面上でアイコンを接続して例外処理の作業手順書が構築される構成になっているため、オペレータは例外処理を行うための環境を独自に作成する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】運転効率向上サイクルの概念図である。
【図３】解析に用いる画面例を示した図である。
【図４】工程部品アイコンの例を示した図である。
【図５】業務フローの例を示した図である。
【図６】業務フローの例を示した図である。
【図７】運転画面の例を示した図である。
【図８】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図９】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図１０】例外処理の作業手順図の一例を示した図である。
【図１１】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図１２】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
１  計画機能部
２  構築機能部
３  運転機能部
４  研究機能部
５  改善機能部
３０  アイコン用メモリ
３１  アイコン接続手段
３２  表示手段
３３  情報生成手段
３５  運転実行手段
３６  入力手段
４１  例外処理実行手段
５０  検証情報記憶手段
５１  メモリ制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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