(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント設計内容を格納するプラント設計内容格納部と、
仮想運転員の行動シナリオ、及び行動パターンを格納する格納部と、
前記仮想運転員の運転員特性情報を格納する運転員特性格納部と、
前記プラント設計内容とプラントシミュレータの出力とに基づいて仮想空間にプラント設備を再現する再現制御部と、
前記運転員特性情報を用いて再現された前記プラント設備での前記仮想運転員の行動を、前記行動シナリオ、及び前記行動パターンに基づいて生成する行動生成部と、
前記行動シナリオの処理負荷と前記行動シナリオを構成する業務の手順における前記仮想運転員の処理負荷とを規定する業務特性データを格納する業務特性格納部と、
前記行動シナリオと前記業務の操作期限情報を格納する業務判定基準格納部と、
前記行動シナリオを実行した際の前記仮想運転員の業務の手順の完了までの時間を算出する時間算出部と、を備え、
前記操作期限情報と前記時間算出部の算出結果とを比較し、操作期限内に前記行動シナリオが完了したか否かを評価することを特徴とするプラント設計支援システム。
【請求項２】
前記プラント設計内容と、環境特性格納部から取得した情報に基づいて、プラント運転に影響を与える外部要因の環境特性を生成する環境特性処理部を備え、前記再現制御部で再現されたプラント設備に前記環境特性を統合し、前記行動生成部により、前記環境特性に応じた前記プラント設備での前記仮想運転員の行動を再現することを特徴とする請求項１に記載のプラント設計支援システム。
【請求項３】
前記再現制御部は、前記行動シナリオを格納している格納部より取得したプラント運転の操作手順の情報、および前記環境特性から、前記業務の手順における前記仮想運転員の処理負荷の割付を行うことを特徴とする請求項２に記載のプラント設計支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，プラントの設計内容をコンピュータ上の仮想空間に再現することにより、プラントの設計を支援するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラント設計支援システムにおいては、プラントシミュレーションの模擬出力データに基づいて３次元ＣＧで表現されるプラント設計内容の一部が変化したとき、又は自動的或いは入力装置からの指示に基づいて所定の機器を操作する必要が生じたとき、運転手順書に記述する操作手順に従い、さらに操作者に関係する人間属性データを用い、所定の機器を操作するために、操作者に対応する仮想運転員の行動を生成制御し、操作を実行することにより、仮想現実感をもって擬似的に操作を体験することができる。また、複数の操作者に対応する仮想運転員の行動を生成しながら操作を実行することができ、複数の運転者が協調しつつプラントの運転作業を体験できる。また、仮想運転員による所定の操作が完了した時点で、予め定める評価基準に従ってプラントを評価することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２８２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプラント設計支援システムは、仮想運転員の行動において、歩行速度や業務処理能力などの仮想運転員毎の詳細な特性が考慮されていない。また、停電や地震などの環境条件下における評価は考慮されていない。また、目標時間通りに業務が完了できるか否かの評価ができないという問題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、歩行速度や業務処理能力などの仮想運転員毎の特性や、停電や地震などの環境条件下を考慮して設計評価できるとともに、目標時間を考慮した設計評価が可能なプラント設計支援システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るプラント設計支援システムにおいて、プラント設計内容を格納するプラント設計内容格納部と、仮想運転員の行動シナリオ、及び行動パターンを格納する格納部と、仮想運転員の運転員特性情報を格納する運転員特性格納部と、プラント設計内容とプラントシミュレータの出力とに基づいて仮想空間にプラント設備を再現する再現制御部と、運転員特性情報を用いて再現されたプラント設備での仮想運転員の行動を、行動シナリオ、及び行動パターンに基づいて生成する行動生成部と、行動シナリオの処理負荷と行動シナリオを構成する業務の手順における仮想運転員の処理負荷とを規定する業務特性データを格納する業務特性格納部と、行動シナリオと業務の操作期限情報を格納する業務判定基準格納部と、行動シナリオを実行した際の仮想運転員の業務の手順の完了までの時間を算出する時間算出部と、を備え、操作期限情報と時間算出部の算出結果とを比較し、操作期限内に行動シナリオが完了したか否かを評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明のプラント設計支援システムによれば、仮想運転員の特性を含めてプラント設備での行動を生成することができるため、より効果の高い設計検証を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る計算機のハードウェア構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る出力画面の一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１における運転員特性情報の一例を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る機能ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係るフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２に係る出力画面の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係るプラント設計支援システムを図に基づいて説明する。図１は、プラント設計支援システムのハードウェア構成図である。当該システムは、プロセッサ１とメモリ２とハードディスク３と入力装置４と出力装置５と、これらを接続するシステムバス６とからなる。
図２は本発明に係るプラント設計支援システムの実施の形態１を示す機能ブロック図である。運転員特性格納部１０１、行動パターン格納部１０２、行動シナリオ格納部１０３、評価基準格納部１０４、プラント設計内容格納部１０５、環境特性格納部１０６、運転員特性処理部１０７、行動生成部１０８、設計評価処理部１０９、環境特性処理部１１０、再現制御部１１１、プラントシミュレータ１１２は、プロセッサ１がメモリ２、又はハードディスク３に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。また、複数のプロセッサ１、複数のメモリ２、及び複数のハードディスク３が連携して上記各機能を実現してもよい。
【０００９】
次に、図３、図４を用いて各機能を用いたプラント設計支援システムの動作について説明する。図３はこの発明の実施の形態１に係るフローチャートであり、図４は、この発明の実施の形態１の出力部に出力される画面例を示している。
運転員特性格納部１０１は、仮想運転員の体型・声量・声質・視野の広さ・肩幅・歩行速度・業務の役割・業務能力などの詳細な運転員特性情報を格納している。仮想運転員とは、設計検証するプラント設備の監視・制御などの作業を行う人員のことである。
運転員特性処理部１０７は再現制御部１１１に仮想運転員の人数に関する情報を要求する。再現制御部１１１は、出力部１１４の画面にて、ユーザからの入力を促し、入力部１１３より仮想運転員の人数を入力する（ステップＳ１）。入力された人数は、運転員特性処理部１０７に入力される。
運転員特性処理部１０７は、運転員特性情報を運転員特性格納部１０１より取得し（ステップＳ２）、入力された人数分の仮想運転員情報を、運転員特性情報を組み合わせて生成する（ステップＳ３）。仮想運転員情報の生成は、ランダムに生成するか、又は検証者が予め指定してもよい。例えば、図５に示す通りである。仮想運転員情報の生成結果は、再現制御部１１１に入力されるとともに、行動生成部１０８に入力される。
【００１０】
環境特性格納部１０６は、プラント運転に影響を与える外部要因に関する情報を格納している。例えば、地震における地震動、建屋の応答スペクトルなどである。
プラント設計内容格納部１０５は、プラント設備に配置する各機器のレイアウト設計データ、ディスプレイの画面設計データ、照明設計データなどのプラント設計内容を格納している。
環境特性処理部１１０は、プラント設計内容格納部１０５からプラント設計内容を取得する（ステップＳ４）。また、環境特性格納部１０６より、複数ある地震データから１種類の地震情報を取得し（ステップＳ５）、当該地震における機器の揺れ具合、椅子などの可搬物の散乱程度などの、外的要因が検証空間に与える影響を計算し、環境特性を生成する（ステップＳ６）。この環境特性は再現制御部１１１に入力される。
【００１１】
行動パターン格納部１０２は、仮想運転員の行動範囲、プラント通常運転時の待機位置、異常運転時の待機位置などの情報を格納している。
行動シナリオ格納部１０３は、プラント運転の操作手順、及び行動シナリオ開始前のプラント状態に関する情報を格納している。
行動生成部１０８は、運転員特性処理部１０７、行動パターン格納部１０２、及び行動シナリオ格納部１０３より情報を取得し（ステップＳ７、ステップＳ８）、行動シナリオの遂行に必要な画面操作、パラメータ確認などの各仮想運転員の行動を生成し（ステップＳ９）、再現制御部１１１に入力される。
プラントシミュレータ１１２は、設計検証に必要なプラント状況を再現するものであり、通常運転時、又は異常運転時のプラント事象を模擬し、プラント設計の表示・検証に必要なプラントのプロセスデータを出力する。プラントシミュレータ１１２は、行動シナリオ格納部１０３にある行動シナリオ開始前のプラント状態を取得し、再現制御部１１１に出力する（ステップＳ１０）。
【００１２】
再現制御部１１１では、運転員特性処理部１０７から取得した仮想運転員情報、及びプラント設計内容格納部１０５から取得したプラント設計内容より、仮想運転員の配置も含めた設計検証を実施するプラント設備を再現する。再現したプラント設備に、環境特性処理部１１０より取得した外的要因が検証空間に与える影響に関する情報を統合し、例えば地震発生中において、仮想運転員の動線に、倒れた機器が障害物となり迂回のため移動距離が長くなる状況や、画面が揺れているため仮想運転員の画面表示の確認が難しい状況を再現し（ステップＳ１０）、地震時におけるプラント設備の検証を実施可能とする。
次に、行動シナリオ格納部１０３より取得した手順開始前のプラント状態を初期状態とし、行動生成部１０８で決定した仮想運転員の行動の再現を開始する。プラントシミュレータ１１２は、手順を終える度に変化するプラント状態のプロセスデータを、都度、再現制御部１１１に出力する。また、再現制御部１１１は手順を終える度に手順の再現の成否情報を設計評価処理部１０９に出力する（ステップＳ１１）。上記の、行動の再現とプロセスデータ、及び再現の成否情報の送付を手順が終了するまで続ける（ステップＳ１２）。
【００１３】
評価基準格納部１０４は、プラント設計内容に記述される文字情報の文字サイズデータ、及び文字サイズに関するインタフェース設計ガイドライン、プラント状態に依存しない静的評価、プラント状態に依存する動的評価、各種の人間工学設計のガイドラインなどの設計評価に必要な評価基準データを格納する。
設計評価処理部１０９は、再現制御部１１１から情報が送られてきたら、評価基準データを評価基準格納部１０４より取得し、ディスプレイへの照明の映り込み、映り込み位置の特定などの設定されている評価基準ならびに評価方法に基づいて、再現制御部１１１にて再現された結果と評価基準データを比較し、評価する（ステップＳ１３）。例えば機器ｂは立面監視卓で、画面中央高さが１７０ｃｍとする。立ち状態のまま画面を確認すると、画面の映り込みにより確認し辛い。そのため、仮想運転員Ａは画面確認のため、背伸びという想定外の作業をする必要があり、確認の際の外的ストレスとなるため、機器評価結果はＮＧとなる。
また、再現された行動が行動シナリオに記載された通りに実施できたか否かを評価する（ステップＳ１３）。これらの評価結果は、出力部１１４に送られ、図４のように画面に表示され、検証者が確認できる（ステップＳ１４）。例えば、機器ｂ（立面監視卓）にて画面を確認し、移動してプラントの計算機に入力する作業を業務ｂとする。仮想運転員Ａは機器ｂの画面を確認する作業にて、背伸びをする必要があるため、業務ｂの評価結果はＮＧとなる。想定外の作業が発生せず遂行できたら評価結果は、ＯＫとなる。
【００１４】
この発明の実施の形態１に係るプラント設計支援システムによれば、従来の設計検証システムの、外的要因に影響されない検証空間における、同じ特徴を有する仮想運転員での検証とは異なり、検証空間外の外的要因、及び仮想運転員の運転員特性を考慮した設計検証ができ、より効果の高い設計検証を実施することが可能となる。
なお、この実施の形態では、運転員特性、及び環境特性の一例を説明したが、それだけに限定されるものではない。例えば、運転員特性として運転員の性格や疲労状態を定義して設計内容を評価したり、環境特性としてプラント設備外部の明るさ、温度、及び騒音状態を定義して設計内容を評価したりすることも可能である。
【００１５】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係るプラント運転支援システムを、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。図６は実施の形態２の機能ブロック図、図７は実施の形態２の動作を示すフローチャート、図８は出力画面例である。以下図６、図７、図８を用いて実施の形態２における動作について説明する。なお、図７のフローチャートは、ステップＳ９以降のフローチャートであり、ステップＳ１からステップＳ９は実施の形態１と同じである。
本実施の形態では、図６に示す通り、行動生成部１０８に入力する情報として、行動パターン格納部１０２及び行動シナリオ格納部１０３以外に、業務特性格納部２０１を設ける。また、再現制御部１１１への入力として、業務判定処理部２０４を設け、業務判定基準格納部２０２の情報が業務判定処理部２０４に入力される。業務判定処理部２０４は、設計評価処理部１０９とも情報のやりとりがある。さらに、再現制御部１１１の入力として時間算出部２０３を追加した。
【００１６】
業務特性格納部２０１は、行動シナリオの処理負荷と、行動シナリオを構成する各業務における仮想運転員の処理負荷を規定する業務特性データを格納する。例えば、「行動シナリオ１」の処理負荷を５２５０、「画面を確認する業務」の処理負荷を１０、「設定値を変更する業務」の処理負荷を１５、「画面を確認し設定値を変更する業務」の処理負荷を２５とする。各業務の処理負荷は、数値が大きいほど該当業務を処理する時間が長く必要であることを示しており、「行動シナリオ１」の処理負荷は、数値が大きいほど行動シナリオの全ての業務が完了する時間が長くてもよいことを示している。
業務判定基準格納部２０２は、各行動シナリオと各業務の実施のタイムリミットに関する操作期限情報を格納している。例えば、「行動シナリオ１」全体は６分以内、「設定値を変更する業務」は３０秒以内のように規定される。
業務特性データは行動生成部１０８を経由して再現制御部１１１に取り込まれ（ステップＳ２１）、再現制御部１１１は、行動シナリオ格納部１０３より取得したプラント運転の操作手順の情報、及び環境特性処理部１１０より取得した外的要因が検証空間に与える影響情報から、各業務への処理負荷の割付を行う（ステップＳ２２）。
例えば、「行動シナリオ１」(処理負荷５２５０)は、地震によって、仮想運転員の動線に倒れた機器が障害物となり迂回のため移動距離が長くなることや、画面が揺れているため仮想運転員の画面の確認に時間がかかることで、処理負荷が５２５０から１．２倍の６３００に増大する。
【００１７】
地震による処理負荷への影響の反映を完了すると（ステップＳ１０）、再現制御部１１１は、時間算出部２０３に、行動シナリオ開始の信号を出し、時間の算出が始まる（ステップＳ２３）。時間情報は再現制御部１１１を経由して業務判定処理部２０４に送られ、再現が開始される（ステップＳ１１）。行動シナリオの業務の全手順終了の判断が再現制御部１１１にてなされ（ステップＳ１２）、その後、業務判定処理部２０４は、操作期限情報を業務判定基準格納部２０２より取得する（ステップＳ２４）。業務判定処理部２０４が取得した操作期限情報及び行動シナリオより、行動シナリオの業務の各手順、及び全手順が期限内に達成されたかを判定、評価することができる（ステップＳ２５）。例えば、「行動シナリオ１」（地震時の処理負荷６３００）を仮想運転員Ａ（業務能力：５[1/s]）とＢ（業務能力：１０[1/s])で再現すると、完了に７分（６３００÷１５＝４２０秒）かかる。これは業務判定基準格納部２０２より取得した操作期限情報の６分を超える検証結果となるため、業務のし易い作業空間の検討、仮想運転員を増やす、などの設計変更が必要であることがわかる。このように、行動シナリオの内容が許容時間内に指定された仮想運転員で実施可能なのかを検証することができる。評価結果は出力部１１４に送られ、図８のように表示され、検証者が確認できる（ステップＳ１４）。図８では、「行動シナリオ１」のどの業務で仮想運転員ＡとＢが期限時間を超えたか否かがわかるよう、ＮＧ（期限時間超過）、ＯＫ（期限時間内）で表示されている。この表示では業務ごととなっているが、業務内の手順ごとに時間評価を表示してもよい。
【００１８】
この発明の実施の形態２に係るプラント設計支援システムによれば、従来の設計検証システムではできなかった、時間を考慮して行動シナリオを実行することにより、プラントの実運転を忠実に再現し、より効果の高い設計検証を実施することが可能となる。
なお、この実施の形態では、非常に簡単な行動シナリオを例として説明を行ったが、このような単純なケースに限定されるものではない。例えば、複数の仮想運転員が会話などのコミュニケーションを実施しながら協調して業務を実施したりする場合においても、適切な行動シナリオ、各業務の業務特性、業務判定基準を用意することにより、同様な効果が得られる。
【００１９】
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。また図中、同一符号は、同一、又は相当する構成、機能を有する部分を示す。
【符号の説明】
【００２０】
１  プロセッサ、２  メモリ、３  ハードディスク、４  入力装置、５  出力装置、１０１  運転員特性格納部、１０２  行動パターン格納部、１０３  行動シナリオ格納部、１０４  評価基準格納部、１０５  プラント設計内容格納部、１０６  環境特性格納部、１０７  運転員特性処理部、１０８  行動生成部、１０９  設計評価処理部、１１０  環境特性処理部、１１１  再現制御部、１１２  プラントシミュレータ、１１３  入力部、１１４  出力部、２０１  業務特性格納部、２０２  業務判定基準格納部、２０３  時間算出部、２０４  業務判定処理部
【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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【図７】
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【図８】
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