(57)【要約】【課題】業務手順を提示する運転支援ツールにおいて、業務手順に対する実際の操作情報を収集できるようにする。【解決手段】あらかじめ定義されたプラント制御に関する業務手順を表示装置に順次表示する運転支援ツールであって、業務手順が値の設定に関する操作の場合に、あらかじめ定義された設定値を出力する旨の選択肢と、対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を停止する旨の選択肢とを含む出力確認画面を表示装置に表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
あらかじめ定義されたプラント制御に関する業務手順を表示装置に順次表示する運転支援ツールであって、
業務手順が値の設定に関する操作の場合に、
あらかじめ定義された設定値を出力する旨の選択肢と、対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を停止する旨の選択肢とを含む出力確認画面を前記表示装置に表示することを特徴とする運転支援ツール。
【請求項２】
対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を中断する旨の選択肢を受け付けた場合に、別途出力される設定値の変更履歴を記録する操作記録部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の運転支援ツール。
【請求項３】
前記出力確認画面は、設定値の変更を受け付け可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の運転支援ツール。
【請求項４】
前記出力確認画面は、今後表示しない旨の指示を受け付け可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の運転支援ツール。
【請求項５】
前記出力確認画面は、運転員の操作コメントを受け付け可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の運転支援ツール。
【請求項６】
あらかじめ定義され、記憶部に記録されたプラント制御に関する業務手順を表示装置に順次表示する運転支援方法であって、
業務手順が値の設定に関する操作の場合に、
あらかじめ定義された設定値を出力する旨の選択肢と、対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を停止する旨の選択肢とを含む出力確認画面を前記表示装置に表示することを特徴とする運転支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント制御システムに関し、特に、プラント制御の運転を支援する運転支援ツールおよび運転支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用プラントでは、安全で安定的な操業のために流量、温度、圧力等の運転条件の調節が必要であり、センサやアクチュエータを用いたプロセス制御が不可欠である。このプロセス制御を行なうためのシステムとして、プラント制御システムが広く用いられている。
【０００３】
図４は、従来のプラント制御システムの基本的な構成を示すブロック図である。本図に示すように、プラント制御システムは、ＨＭＩ（Human Machine Interface）として機能する操作端末３１０、プラント内に分散配置されたコントローラ部３２０、プラントプロセスに直接設置されたフィールド機器３３０を備えている。フィールド機器３３０は、測定を行なう複数のセンサ３３１と、駆動を行なう複数のアクチュエータ３３２を含んでいる。
【０００４】
操作端末３１０は、制御システム全体の制御／監視に必要な各種情報を運転員に提供し、運転員からその情報を基にした操作を受け付けて各システム構成要素に対する指示や管理を行なう装置である。
【０００５】
コントローラ部３２０は、分散制御システムとして構成され、操作端末３１０との情報のやり取りを行なうとともに、センサ３３１からの情報を基にアクチュエータ３３２への駆動信号を送出するためのプログラマブル演算処理機能を有している。
【０００６】
プラント制御システムでは、対象となるプロセス値（ＰＶ：Process Value）をセンサ３３１で測定し、ＰＶ値が目標値（ＳＶ：Set point Value）と一致するように制御を行なう。この制御を行なうため、コントローラ部３２０による自動制御を行なっている場合は、コントローラ部３２０で動作する制御プログラムによる制御に基づいて、また、手動制御を行なっている場合は、運転員の指示操作に基づいて、コントローラ部３２０から操作値（ＭＶ：Manipulated Value）をアクチュエータ３３２に出力する。
【０００７】
操作端末３１０では、運転員に制御の状態を伝えるために、センサ３３１が設置された測定ポイントの場所とその現在値や、各測定ポイントの数値の時間的推移（トレンドグラフ）の表示が可能となっている。運転員は、操作端末３１０の表示を見ることで、プラントにおける担当範囲内のプロセスの状況を把握することができる。また、運転員は、あらかじめ作成された運転手順書を基に、製品切替や原料切替、バルブの開け閉め、あるいはＳＶ、ＭＶの設定などの操作を行なう。
【０００８】
これらの操作の手順等をシステムが提示して、半自動オペレーションを行なうことができる運転支援ツールが実用化されている。ここで、半自動オペレーションは、部分的に運転支援ツールが自動で操作し、部分的に運転員が操作端末３１０で操作を行なうオペレーションである。
【０００９】
図５に示すように、運転支援ツール３４０は、コントローラ部３２０と情報のやり取りを行なうＨＭＩの一部として機能し、運転手順定義部３４１と運転手順実行部３４２とを備えている。運転手順定義部３４１は、図６に示すように、運転員の操作手順やプラントの運転状況の監視ロジック等をフローチャート形式で定義する記憶部である。フローチャート全体が運転手順を示し、フローチャートを構成する各ブロックが業務手順に相当する。運転手順実行部３４２は、フローチャート形式で記載された業務手順を実際に動作する機能部である。
【００１０】
フローチャートを熟練運転員が作成することにより、熟練者のノウハウを運転手順に組み込むことができ、運転の標準化や自動化が促進され、プラントの効率改善が図られることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１１−２３７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、熟練運転員が業務手順を示すフローチャートを作成することで、プラント運転の効率改善が図られることになる。しかしながら、プラント制御システムの高機能化、複雑化等や高効率化促進に伴い、業務手順の内容は進歩や変化するものである。このため、フローチャートは１度作成すればよいものではなく、また、最初から完全な手順を定義することは困難である。
【００１３】
したがって、フローチャートで定義される業務手順は随時更新していくことが必要となる。業務手順の更新には、熟練運転員の実際の操作内容が反映されることが望ましいため、業務手順で示された内容に対して熟練運転員が実際どのような操作を行なったかの情報を収集することができれば有益である。
【００１４】
そこで、本発明は、業務手順を提示する運転支援ツールにおいて、業務手順に対する実際の操作情報を収集できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である運転支援ツールは、あらかじめ定義されたプラント制御に関する業務手順を表示装置に順次表示する運転支援ツールであって、業務手順が値の設定に関する操作の場合に、あらかじめ定義された設定値を出力する旨の選択肢と、対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を停止する旨の選択肢とを含む出力確認画面を前記表示装置に表示することを特徴とする。
ここで、対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を中断する旨の選択肢を受け付けた場合に、別途出力される設定値の変更履歴を記録する操作記録部をさらに備えるようにしてもよい。
また、前記出力確認画面は、設定値の変更を受け付け可能としてもよい。また、前記出力確認画面は、今後表示しない旨の指示を受け付け可能としてもよい。さらには、前記出力確認画面は、運転員の操作コメントを受け付け可能としてもよい。
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である運転支援方法は、あらかじめ定義され、記憶部に記録されたプラント制御に関する業務手順を表示装置に順次表示する運転支援方法であって、業務手順が値の設定に関する操作の場合に、あらかじめ定義された設定値を出力する旨の選択肢と、対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を停止する旨の選択肢とを含む出力確認画面を前記表示装置に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、業務手順が値の設定に関する操作の場合に、あらかじめ定義された設定値を出力する旨の選択肢と、対象となる値の現在値が設定値になるまで業務手順の進行を停止する旨の選択肢とを含む出力確認画面を前記表示装置に表示するため、出力確認画面により運転員の操作情報を取得することが可能となる。したがって、業務手順を提示する運転支援ツールにおいて、業務手順に対する実際の操作情報を収集できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係るプラント制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態の運転支援ツールの特徴的な動作について説明するフローチャートである。
【図３】入力確認画面の一例を示す図である。
【図４】従来のプラント制御システムの基本的な構成を示すブロック図である。
【図５】運転支援ツールを含んだ従来のプラント制御システムの基本的な構成を示すブロック図である。
【図６】業務手順を定義するフローチャートの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るプラント制御システムの構成を示すブロック図である。本図に示すように、プラント制御システムは、ＨＭＩとして機能する操作端末１１０および運転支援ツール１２０、プラント内に分散配置されたコントローラ部１３０、プラントプロセスに直接設置されたフィールド機器１４０を備えている。
【００１９】
フィールド機器１４０は、測定を行なう複数のセンサ１４１と、駆動を行なう複数のアクチュエータ１４２を含んでいる。ＨＭＩとコントローラ部１３０とは、制御ネットワークで接続され、コントローラ部１３０とフィールド機器１４０とはフィールドネットワークで接続されている。
【００２０】
操作端末１１０、コントローラ部１３０、フィールド機器１４０は、従来と同様とすることができる。すなわち、操作端末１１０は、キーボード等の入力装置と表示装置とを備え、制御システム全体の制御／監視に必要な各種情報を運転員に提供し、運転員からその情報を基にした操作（運転員操作）を受け付けて各システム構成要素に対する指示や管理を行なう装置である。コントローラ部１３０は、分散制御システムとして構成され、操作端末１１０および運転支援ツール１２０との情報のやり取りを行なうとともに、センサ１４１からの情報を基にアクチュエータ１４２への駆動信号を送出するためのプログラマブル演算処理機能を有している。
【００２１】
本実施形態の運転支援ツール１２０は、ＨＭＩの一部として機能し、運転手順定義部１２１と運転手順実行部１２２と入力確認部１２３と操作記録部１２４とを備えている。
【００２２】
運転支援ツール１２０は、パーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ等の汎用的な情報処理装置を用いて構成することができる。すなわち、ＣＰＵ、メモリ、大容量記憶装置等を備えた情報処理装置は、以下に説明するような処理を行なうためのコンピュータプログラムを実行することにより、運転支援ツール１２０として機能することができる。もちろん、運転支援ツール１２０は、専用装置として構成してもよい。なお、運転支援ツール１２０が表示する情報は、運転支援ツール１２０が備える表示装置に表示してもよいし、操作端末１１０等が備える表示装置に表示してもよい。運転支援ツール１２０が運転員から受け付ける指示は、運転支援ツール１２０が備える入力装置を介してでもよく、操作端末１１０等が備える入力装置を介してでもよい。
【００２３】
また、運転支援ツール１２０は、制御ネットワーク上に限られず、フィールドネットワークやその他のネットワーク上に設置してもよいし、操作端末１１０内に構成したり、コントローラ部１３０、フィールド機器１４０内に構成するようにしてもよい。さらには、運転支援ツール１２０の各機能を複数の装置に分散して構成してもよい。
【００２４】
本実施形態の運転支援ツール１２０において、運転手順定義部１２１と運転手順実行部１２２は、従来と同様の機能部とすることができる。すなわち、運転手順定義部１２１は、運転員の操作手順やプラントの運転状況の監視ロジック等をフローチャート形式で定義する記憶部であり、運転手順実行部１２２は、フローチャート形式で記載された業務手順を実際に動作する機能部である。運転手順実行部１２２が実行する業務手順には、コントローラ部１３０への指示や操作端末１１０への表示等が含まれる。
【００２５】
入力確認部１２３は、運転手順定義部１２１で定義された業務手順が、操作値（ＭＶ）あるいは目標値（ＳＶ）の設定の場合に、コントローラ部１３０に値を出力する際の補助的な指示を入力装置を介して運転員から受け付ける機能部である。
【００２６】
ここで、コントローラ部１３０に値を出力する際の補助的な指示は、「設定値で出力する」「設定を変更して出力する」「他の操作による出力を待つ」「出力せずにスキップする」から選べるようにしている。
【００２７】
「設定値で出力する」は、業務手順で定義されている設定値をコントローラ部１３０に出力する指示である。この選択肢は、業務手順で定義されている値をそのまますぐに出力する場合に選択する。
【００２８】
「設定を変更して出力する」は、業務手順で定義されている設定値を変更してコントローラ部１３０に出力する指示である。この場合、変更後の値も受け付けるようにする。この選択肢は、フローチャートの業務手順の作成時から状況が変化して値を変更する必要性が生じた場合や、よりよい設定値が得られた場合等に選択する。
【００２９】
「他の操作による出力を待つ」は、運転支援ツール１２０の出力によって操作値（ＭＶ）あるいは目標値（ＳＶ）を設定するのではなく、操作端末１１０等の操作によって、操作値（ＭＶ）あるいは目標値（ＳＶ）の現在値が設定された値になるまで待つ指示である。この場合、業務手順で定義されている設定値を変更することも可能である。この選択肢は、ＭＶの現在値が設定値になるまで次の業務手順に進まずに待つ場合等に選択する。
【００３０】
「出力せずにスキップする」は、業務手順で定義されている設定値を出力せずに、業務手順をスキップする指示である。この選択肢は、業務手順に確認的に設定値を定義した場合や、設定値を出力する必要がなくなった場合等に選択する。
【００３１】
このように、入力確認部１２３は、従来、単に値の設定とされていた業務手順について、より詳細な情報や設定値の変更指示を運転員から受け付けられるようにしている。これらは、あらかじめ定義された業務手順に対する、運転員の実際の操作情報であるため、業務手順の更新の際に有益な情報となる。
【００３２】
操作記録部１２４は、運転員支援ツール１２０が受け付けた運転員操作および操作端末１１０が受け付けた運転員操作、業務手順実行部１２２の実行履歴等を内蔵する、あるいは外部に備えたハードディスク等の大容量記憶装置に記録する。これらの操作情報には、入力確認部１２３が受け付けた運転員からの補助的な指示や「他の操作による出力を待つ」が選択された場合の、操作端末１１０等の操作による設定値の履歴、その他の関連情報が含まれる。例えば、運転員が、操作端末１１０の操作により、コントローラ部１３０への出力を設定値まで段階的に変化させた場合等に、その変化の様子を記録する。
【００３３】
操作記録部１２４に記録された情報を参照することにより、特に熟練運転員が操作したときの設定内容と周囲の環境やプロセス値などとの相関を導き出すことが可能となり、ノウハウを形式知化することができる。この形式知化された結果を、業務手順の更新に反映させることもできる。
【００３４】
次に、本実施形態の運転支援ツール１２０の特徴的な動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。なお、あらかじめ熟練運転員により標準的な業務手順がフローチャート形式で定義されているものとし、ここでは、フローチャートに沿って業務手順を順次実行するときの動作について説明する。
【００３５】
まず、運転手順実行部１２２が業務手順を読み込む（Ｓ１０１）。読み込んだ業務手順が、操作値（ＭＶ）あるいは目標値（ＳＶ）の設定でなければ（Ｓ１０２：Ｎｏ）、従来通り業務手順に従った動作を行ない（Ｓ１０３）、操作記録部１２４が操作履歴を記録する（Ｓ１１０）。
【００３６】
読み込んだ業務手順が、操作値（ＭＶ）あるいは目標値（ＳＶ）の設定であれば（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、その業務手順に対して、表示スキップが設定されているかどうか判断する（Ｓ１０４）。なお、表示スキップについては後述する。
【００３７】
表示スキップが設定されていない場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）には、運転手順実行部１２２が操作端末１１０の表示装置に出力確認画面を表示して、運転員からの指示を受け付ける（Ｓ１０６）。図３は、出力確認画面５００の一例を示す図である。出力確認画面５００は、例えば、ポップアップ形式で表示させる。
【００３８】
本図に示すように、出力確認画面５００は、フローチャート作成時に定義されたメッセージを表示するメッセージ欄５０１および詳細メッセージ欄５０２、設定値表示欄５０３、機能選択欄５０４、表示スキップ指示欄５０５、操作コメント欄５０６を含んでいる。
【００３９】
設定値表示欄５０３は、出力先の名称（タグ）、発生時の値、現在の値、設定値、許容誤差を表示する欄を含んでいる。発生時の値は、出力確認画面５００が表示された時点の出力値（ＭＶ、ＳＶ）を示す。現在の値は、現時点の出力値（ＭＶ、ＳＶ）をリアルタイムで示す。設定値は、実際にコントローラ部１３０に出力する値を示す。許容誤差は、「他の操作による出力を待つ」が選択された場合に、現在値が設定値と等しくなったと判定する際、すなわち、待ち状態を抜けるときの現在値と設定値との許容誤差を示す。
【００４０】
設定値表示欄５０３の発生時の値、現在の値は、コントローラ部１３０から取得して表示する。設定値は運転手順定義部１２１から取得することができるが、運転員により変更された場合は、変更された値を表示する。許容誤差はあらかじめ設定された値、あるいは運転員により設定された値を表示する。
【００４１】
機能選択欄５０４は、「設定値で出力する」「設定を変更して出力する」「他の操作による出力を待つ」「出力せずにスキップする」のいずれかを選択することができる。
【００４２】
表示スキップ指示欄５０５は、業務手順の次回実行時に、出力確認画面５００の表示をスキップさせるための欄である。この場合、次回実行時には、出力確認画面５００を表示することなく、今回と同じ動作が行なわれる。運転員が、今後、この業務手順では出力確認を行なう必要がないと判断した場合に表示スキップを設定すればよい。
【００４３】
操作コメント欄５０６は、運転員が、機能選択や設定値変更の理由、あるいは表示スキップ指定の理由等を任意に記録することができる欄である。操作コメント欄５０６に入力されたコメントは、フローチャートの業務手順の更新の際に有益な情報となる。
【００４４】
また、出力確認画面５００には、フローチャート内の業務手順の位置を表示する「発生場所」ボタン、「ＯＫ」ボタン、「キャンセル」ボタンが配置されている。
【００４５】
運転員が「設定値で出力する」を選択した場合は、フローチャートの業務手順で定義された設定値をコントローラ部１３０に出力する（Ｓ１０７）。運転員が「設定を変更して出力する」を選択した場合は、変更された設定値をコントローラ部１３０に出力する（Ｓ１０８）。
【００４６】
運転員が「他の操作による出力を待つ」を選択した場合は、運転支援ツール１２０からは設定値出力を行なわず、現在値が設定値と一致するまで次の業務手順に進まずに待つ（Ｓ１０９）。現在値が設定値と一致するかどうかの判断は、設定されている許容誤差を考慮するものとする。
【００４７】
運転員が「出力せずにスキップする」を選択した場合は、設定値出力を行なわず、操作記録部１２４が操作履歴を記録して（Ｓ１１０）、次の業務手順に進む。
【００４８】
また、運転員は、操作端末１１０の表示装置に表示される出力確認画面５００において、表示スキップ指示欄５０５に対して表示スキップの設定、操作コメント欄５０６に対して操作コメント入力を行なうことができる。
【００４９】
運転員の選択に基づく処理を行なうと、操作記録部１２４が、運転員の操作に基づく情報を履歴として記録する（Ｓ１１０）。運転員の操作に基づく情報は、設定値の変更履歴、表示スキップ設定、操作コメント、操作端末１１０に対する操作内容等とすることができる。
【００５０】
そして、次の業務手順を読み込み（Ｓ１１１）、同様の動作をフローチャートが終了するまで繰り返す。
【００５１】
なお、読み込んだ業務手順が操作値（ＭＶ）あるいは目標値（ＳＶ）の設定であり（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、その業務手順に対して、表示スキップが設定されている場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）は、表示スキップの指示を受け付けたときに出力確認画面５００で指示された処理を再度行なうようにする（Ｓ１０５）。そして、操作記録部１２４が操作履歴を記録して（Ｓ１１０）、次の業務手順を読み込む（Ｓ１１１）。
【００５２】
このように、本実施形態の運転支援ツール１２０は、値の設定を行ない、コントローラ部１３０に出力する業務手順を行なう際に、出力確認画面５００を表示することで、運転員から業務手順に対する実際の操作情報を収集できるため、より実際の運転に即した業務手順の更新を行なうことができるようになる。
【００５３】
また、運転員は、基本的にはフローチャートで定義された業務手順に従って運転を行なうことができるため、ミスの少ない正確かつ安定したプラント操業を期待することができる。
【００５４】
さらには、値設定に関して選択肢を設けたことで、運転員からの補助的な情報を取得できるのみならず、プラント稼働直後、材料変更や天候などの外的要因によって設定値を変更したい場合等に、運転支援ツールの動作を中断することなく、業務手順の一部のみを変更することができるようになる。
【００５５】
また、設定値を柔軟に変更可能とすることにより、運転員は、プラントの総合的な生産効率を向上させるために担当するプロセスの局所的な最適解だけではなく、上流／下流工程を考慮した上で、あらかじめ設定された値を調整しながら運転することが可能となる。
【００５６】
結果として、標準的な業務手順をフローチャートに定義しておけば、より詳細な手順を取り込んだ更新が可能となるのに加え、ケースバイケースに応じた柔軟性の高い運転が可能となる。
【００５７】
なお、本発明は、上記実施形態に限られず、種々の変形が可能である。例えば、図３に示した出力確認画面５００の機能選択５０４に、「運転手順の終了」という選択肢を追加してもよい。「運転手順の終了」が選択された場合には、コントローラ部１３０に、何ら影響を与えることなく運転手順を終了することが望ましい。
【００５８】
また、「他の操作による出力を待つ」が選択された場合、運転員が不注意等により運転支援ツール１２０の操作を放置してしまうことを防ぐために、ある程度の時間が経過すると出力確認画面５００を再度表示させたり、警告動作を行なうようにしてもよい。
【００５９】
また、出力確認画面５００を遠隔地にいるエキスパートに表示し、遠隔地からの操作を可能にしてもよい。あるいは、状況に応じて出力確認画面５００の表示／非表示を設定できたり、表示内容を変更できるようにしてもよい
また、設定した値を実際にコントローラ部１３０に出力する前に、設定値でシミュレーションを行ない、その結果を運転員に表示できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１１０…操作端末、１２０…運転支援ツール、１２１…運転手順定義部、１２２…運転手順実行部、１２３…入力確認部、１２４…操作記録部、１３０…コントローラ部、１４０…フィールド機器、１４１…センサ、１４２…アクチュエータ、３１０…操作端末、３２０…コントローラ部、３３０…フィールド機器、３３１…センサ、３３２…アクチュエータ、３４０…運転支援ツール、３４１…運転手順定義部、３４２…運転手順実行部
【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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