(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスに関するデータをグラフィカル表示することで前記データの解析支援を行うプロセス関連データ表示装置において、
前記データを時系列データとして順次蓄積するデータ蓄積手段と、
前記データ蓄積手段に蓄積されたデータの中から複数のデータを選択するデータ選択手段と、
前記データ選択手段により選択された複数の前記データを、表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示する演算表示手段と、
を備え、
前記演算表示手段により表示されるデータには、イベントを示すデータが含まれ、
前記演算表示手段は、前記イベント間の時間間隔を示すグラフィカル表示を、前記表示画面上に時間軸を揃えるとともに前記イベントを示すデータの表示と並列させて表示し、前記時間間隔を前記グラフィカル表示と対応付けて前記表示画面上に数値表示し、
前記イベントは、操作の発生、アラームの発生および停止であり、
前記演算表示手段は、操作の発生時刻の位置を示すプロットと、アラームの発生および停止の状態遷移を示すステップ状のグラフとを、表示画面上に時間軸を揃えて表示することを特徴とするプロセス関連データ表示装置。
【請求項２】
前記データ選択手段は、表示画面上に前記データ蓄積手段に蓄積されたデータの一覧を表示し、その表示画面上で受け付けた操作に従って前記複数のデータを選択することを特徴とする請求項１に記載のプロセス関連データ表示装置。
【請求項３】
前記演算表示手段は、前記イベントのデータの発生頻度を示すグラフを、前記表示画面上に時間軸を揃えるとともに前記データの表示と並列させて表示することを特徴とする請求項１または２に記載のプロセス関連データ表示装置。
【請求項４】
プロセスに関するデータをグラフィカル表示することで前記データの解析支援を行うプロセス関連データ表示方法において、
前記データを時系列データとして順次蓄積するステップと、
前記蓄積するステップにより蓄積されたデータの中から複数のデータを選択するステップと、
前記データを選択するステップにより選択された複数の前記データを、表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示するステップと、
を備え、
前記グラフィカル表示するステップにより表示されるデータには、イベントを示すデータが含まれ、
前記グラフィカル表示するステップでは、前記イベント間の時間間隔を示すグラフィカル表示を、前記表示画面上に時間軸を揃えるとともに前記イベントを示すデータの表示と並列させて表示し、前記時間間隔を前記グラフィカル表示と対応付けて前記表示画面上に数値表示し、
前記イベントは、操作の発生、アラームの発生および停止であり、
前記グラフィカル表示するステップでは、操作の発生時刻の位置を示すプロットと、アラームの発生および停止の状態遷移を示すステップ状のグラフとを、表示画面上に時間軸を揃えて表示することを特徴とするプロセス関連データ表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスに関するデータをグラフィカル表示することでデータの解析支援を行うプロセス関連データ表示装置およびプロセス関連データ表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品／飲料、化学製品、医療品、石油、素材などを生産するプロセス製造業では、オペレータによりプラントの運転が行われ、異常発生時のアラームデータや運転時の操作を示す操作イベントデータ等が保存される。アラームデータやイベントデータなどのデータは、アラーム発生時刻やアラーム発生元の機器、あるいは操作時刻と関連付けられて蓄積、保存される。
【０００３】
アラームデータとしては、例えば、プロセスデータの運転時の上限値ｈｉを上回った場合に発生する「ＨＩアラーム」、プロセスデータの運転時の下限値ｌｏを下回った場合に発生する「ＬＯアラーム」、システムとしての上限値ｈｈ（＞ｈｉ）を上回った場合に発生する「ＨＨアラーム」、システムとしての下限値ｌｌ（＜ｌｏ）を下回った場合に発生する「ＬＬアラーム」がある。
【０００４】
また、イベントデータは、オペレータが通常の運転時または異常発生時にした操作履歴を含む。
【特許文献１】特開２００４−１３９２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
蓄積された上記データは、プロセス解析のために利用することが可能である。しかし、従来のシステムでは、アラームデータやイベントデータを１つずつ確認し、あるいは一連の時系列データとして確認することはできるが、アラームデータやイベントデータのデータ間の時間的関係を確認することが困難である。例えば以下のような関係を確認することが困難である。
（１）「ＨＩアラーム」が発生してから「ＨＨアラーム」が発生するまでどの程度の時間が経過したか。
（２）「ＨＩアラーム」の発生後すぐに操作イベントが発生しているか否か。すなわち、アラーム発生時に迅速な対処ができているか否か。
（３）「ＨＩアラーム」の発生から停止まで、どの程度の時間が経過したか。
（４）アラーム発生時にどの程度の操作イベントが発生しているか。
【０００６】
本発明の目的は、データ間の時間的な関係が容易に把握できるプロセス関連データ表示装置およびプロセス関連データ表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のプロセス関連データ表示装置は、プロセスに関するデータをグラフィカル表示することで前記データの解析支援を行うプロセス関連データ表示装置において、前記データを時系列データとして順次蓄積するデータ蓄積手段と、前記データ蓄積手段に蓄積されたデータの中から複数のデータを選択するデータ選択手段と、前記データ選択手段により選択された複数の前記データを、表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示する演算表示手段と、を備え、前記演算表示手段により表示されるデータには、イベントを示すデータが含まれ、前記演算表示手段は、前記イベント間の時間間隔を示すグラフィカル表示を、前記表示画面上に時間軸を揃えるとともに前記イベントを示すデータの表示と並列させて表示し、前記時間間隔を前記グラフィカル表示と対応付けて前記表示画面上に数値表示し、前記イベントは、操作の発生、アラームの発生および停止であり、前記演算表示手段は、操作の発生時刻の位置を示すプロットと、アラームの発生および停止の状態遷移を示すステップ状のグラフとを、表示画面上に時間軸を揃えて表示することを特徴とする。
このプロセス関連データ表示装置によれば、複数のデータを表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示するので、データ間の時間的な関係が容易に把握できる。
【０００９】
前記演算表示手段は、前記イベントのデータの発生頻度を示すグラフを、前記表示画面上に時間軸を揃えるとともに前記データの表示と並列させて表示してもよい。
【００１０】
前記演算表示手段は、データの発生頻度を示すグラフを、前記表示画面上に時間軸を揃えるとともに前記データの表示と並列させて表示してもよい。
【００１２】
本発明のプロセス関連データ表示方法は、プロセスに関するデータをグラフィカル表示することで前記データの解析支援を行うプロセス関連データ表示方法において、前記データを時系列データとして順次蓄積するステップと、前記蓄積するステップにより蓄積されたデータの中から複数のデータを選択するステップと、前記データを選択するステップにより選択された複数の前記データを、表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示するステップと、を備え、前記グラフィカル表示するステップにより表示されるデータには、イベントを示すデータが含まれ、前記グラフィカル表示するステップでは、前記イベント間の時間間隔を示すグラフィカル表示を、前記表示画面上に時間軸を揃えるとともに前記イベントを示すデータの表示と並列させて表示し、前記時間間隔を前記グラフィカル表示と対応付けて前記表示画面上に数値表示し、前記イベントは、操作の発生、アラームの発生および停止であり、前記グラフィカル表示するステップでは、操作の発生時刻の位置を示すプロットと、アラームの発生および停止の状態遷移を示すステップ状のグラフとを、表示画面上に時間軸を揃えて表示することを特徴とする。
このプロセス関連データ表示方法によれば、複数のデータを表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示するので、データ間の時間的な関係が容易に把握できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプロセス関連データ表示装置によれば、複数のデータを表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示するので、データ間の時間的な関係が容易に把握できる。
【００１４】
本発明のプロセス関連データ表示方法によれば、複数のデータを表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示するので、データ間の時間的な関係が容易に把握できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１〜図６を参照して、本発明によるデータ表示装置の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、一実施形態のデータ表示装置が適用される分散型プラント制御システムの構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、プラント制御システムは、プラントに分散配置され、プラントに設置されたフィールド機器を制御するフィールドコントローラ１，１，・・・と、フィールドコントローラ１，１，・・・を介してプラントのフィールド機器を統合的に操作監視する操作監視装置２と、プロセスデータ、アラームデータあるいはイベントデータなどのデータを順次格納するデータサーバ３と、データサーバ３に格納されたデータに基づく解析を実行するためのデータ解析装置４と、を備える。フィールドコントローラ１，１，・・・、操作監視装置２、データサーバ３およびデータ解析用端末４は、通信回線５を介して互いに接続される。
【００１８】
図１に示すように、データサーバ３は、上記データを時系列データとして順次蓄積するデータ蓄積手段３１を構成する。また、データ解析装置４は、データ蓄積手段３１に蓄積されたデータの中から複数のデータを選択するデータ選択手段４１と、データ選択手段４１により選択された複数のデータを、表示画面上に時間軸を揃えて並列させてグラフィカル表示する演算表示手段４２と、データ選択手段４１により選択された複数のデータ間のマハラノビス距離を算出するマハラノビス距離算出手段４３と、を構成する。
【００１９】
なお、データ解析装置４に相当する構成を操作監視装置２に内蔵してもよい。
【００２０】
次に、本実施形態のデータ表示装置の動作について説明する。
【００２１】
操作監視装置２は、フィールドコントローラ１，１，・・・を介して、フィールド機器のプロセスデータを収集し、プロセスデータの値の変化をリアルタイムに表示する。また、プロセスデータの値が上限値または下限値を超えた場合には、アラームを発生させるとともに、そのアラームの内容を示すアラームデータを生成する。
【００２２】
データサーバ３は、フィールド機器のプロセスデータ、上記アラーム発生時のアラームデータ、およびオペレータの操作履歴を含むイベントデータを収集し、これらのデータを保存する。データ蓄積手段３１には、アラームデータおよびオペレータの操作履歴を含むイベントデータなど、プロセスに関するデータが、その発生時刻または収集時刻に対応付けられた時系列データとして蓄積される。
【００２３】
次に、過去に発生した異常の解析を行う場合の手順を説明する。解析はオペレータ、その他の解析担当者により行われる。
【００２４】
図２は、データ解析装置４の表示画面例を示す図である。
【００２５】
データ解析装置４はデータ蓄積手段３からアラームデータやイベントデータを収集し、表示画面上に、図２に示す一覧表６の形式で表示する。解析担当者は一覧表示６を用いてアラームデータやイベントデータの１つずつの詳細について確認することができる。しかし、アラームデータやイベントデータのデータ間の関連性は確認できない。
【００２６】
アラームデータやイベントデータのデータ間の関連性を確認したい場合には、解析担当者は、解析画面７を起動する。一覧表６には複数種類のデータが混在しているが、表示画面上でのマウス操作（ドラッグ＆ドロップ）により、一覧表６の中から必要なアラームデータやイベントデータを選択し、解析画面７に表示させることができる。このような表示画面上での操作に従って、データ選択手段４１はデータ蓄積手段３１に蓄積されたデータの中から複数のデータを選択し、そのデータの選択が解析画面７に反映される。
【００２７】
図３は、演算表示手段４２による解析画面７の表示例を示す図である。解析画面７では、アラームデータおよびこれと関連する操作履歴（イベントデータ）が選択されており、これらの時系列データが時間軸（図３において横軸）を揃えてグラフィカル表示されている。
【００２８】
図３に示すように、解析画面７には、同一のフィールド機器における「ＨＨアラーム」および「ＨＩアラーム」の状態をそれぞれ表示する領域７１および領域７２と、これらのアラームと関連する操作の操作履歴を表示する領域７３と、データ間の時間的な関係を数値表示する領域７４とが設けられている。
【００２９】
領域７１および領域７２では、「ＨＨアラーム」および「ＨＩアラーム」の発生と停止をそれぞれオン／オフで表し、ステップ状のグラフとしてそれらの状態推移を示している。
【００３０】
また、領域７３では、操作の発生時刻の位置を示すプロット７３ａを表示することで、操作の回数や頻度が表現されている。
【００３１】
演算表示手段４２は、上記の表示画面上での操作により複数のデータが選択されると、データ間の時間的な関連を算出する。
【００３２】
例えば、「ＨＩアラーム」および「ＨＨアラーム」との関連は、
（１）「ＨＩアラーム」発生後に「ＨＨアラーム」が発生するまでの時間
（２）「ＨＩアラーム」発生後に操作イベントが発生するまでの時間
（３）「ＨＨアラーム」発生後に操作イベントが発生するまでの時間
（４）操作イベント発生後に「ＨＨアラーム」が収まるまでの時間
（５）操作イベント発生後に「ＨＩアラーム」が収まるまでの時間
（６）「ＨＩアラーム」および「ＨＨアラーム」の持続時間
【００３３】
また、「ＬＯアラーム」および「ＬＬアラーム」との関連は、
（１）「ＬＯアラーム」発生後に「ＬＬアラーム」が発生するまでの時間
（２）「ＬＯアラーム」発生後に操作イベントが発生するまでの時間
（３）「ＬＬアラーム」発生後に操作イベントが発生するまでの時間
（４）操作イベント発生後に「ＬＬアラーム」が収まるまでの時間
（５）操作イベント発生後に「ＬＯアラーム」が収まるまでの時間
（６）「ＬＯアラーム」および「ＬＬアラーム」の持続時間
などがある。
【００３４】
図３に示すように、解析画面７の領域７４には、演算表示手段４２の演算結果が数値表示される。例えば、領域７４中の領域７４ａには、「ＨＩアラーム」発生後に「ＨＨアラーム」が発生するまでの時間が示される。これにより、解析担当者は解析画面７を見ることで、異常発生時の対応にどの程度の時間を要したか、あるいは「ＨＩアラーム」発生から「ＨＨアラーム」発生までにどの程度の時間が経過したかなどの情報を容易に把握することができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態のデータ表示装置によれば、アラームデータや操作履歴を、時間軸を揃えて並べて表示しているため、アラームの状態や操作の流れ、オペレータの対応の様子などの全容を容易に解析することができる。例えば、「ＨＩアラーム」の発生後、どの程度経過してから「ＨＨアラーム」が発生するのか、また「ＨＩアラーム」発生中にどの程度の回数、操作が行われたのかなど、個々のアラームデータやイベントデータの情報だけでは判断できないプラントの状態を容易に解析することが可能となる。
【００３６】
図４は、解析画面内にイベントバランストレンドを表示する例を示す図である。
【００３７】
図４において、解析画面内の領域８には、イベントバランストレンドが表示されている。イベントバランストレンドは、アラームや操作イベントの時間ごとの発生数をイベントバランスというグラフィカル形式で表現するものである。
【００３８】
図５は、領域８に表示されるイベントバランストレンドを示す図である。図５に示す例では、中心線８１の上側にアラーム発生頻度８２を、中心線８１の下側に操作イベント発生頻度８３を、それぞれグラフ表示しており、中心線８１からの距離が各時刻における頻度の値を示している。また、領域８に表示されるイベントバランストレンドにおいても、その時間軸は他の領域７１〜７４の時間軸と揃えられている。アラーム発生頻度８２および操作イベント発生頻度８３として表示されるアラームや操作イベントの対象範囲は、適宜、設定することができる。例えば、プラント全体や、領域７１，７２に表示されるアラームと関連する範囲など、解析に有用な範囲に設定すればよい。
【００３９】
このように、イベントバランストレンドをアラームの状況や操作履歴とともに見せることで、解析対象のアラームが発生した時に、例えばプラント全体でどの程度のアラームが発生しているか、あるいは操作がどの程度行われていたかを確認することができる。
【００４０】
領域７１〜７４の表示により、１つないし数アイテムの機器に対するアラームおよび操作の関連性を確認できるが、イベントバランスを同時に表示することで、特定のアラームおよび操作と、イベントバランスとの関連性を把握することが可能となる。
【００４１】
また、データサーバ３に現場のオペレータの配置情報を時系列データとして保存し、この配置情報をアラームおよび操作と対比させることにより、各オペレータの操作についての解析が可能となる。例えば、異常発生時の対処時間をオペレータごとに算出し、対処の早いオペレータの操作手順を抽出して参考とすることで、他のオペレータの操作手順を改善することができ、プラント運転の効率を向上させることができる。また、異常発生に対する対処が適切であったオペレータの配置状態も判明するため、オペレータの配置自体のやり方を改善することが可能となる。
【００４２】
図６は、マハラノビス−タグチメソッドを用いる方法を示す図である。
【００４３】
マハラノビス−タグチメソッドは、パターン認識を行う統計解析手法であり、解析対象データと正常データとの比較により、両者の類似度が「マハラノビス距離」として出力されるものである。類似度が高ければ「マハラノビス距離」が小さく（例えば、０〜４程度）なり、類似していなければ「マハラノビス距離」が大きく（例えば、４以上）なる。
【００４４】
この方法では、異常発生時にオペレータが最も迅速に対処できた際のアラームおよび操作の履歴のパターンを比較対象として登録しておき、解析対象となるアラームおよび操作の履歴のパターンをこれと比較することで、操作の良否を判定することができる。
【００４５】
図６に示す表示画面７Ａは、正常データとして登録されたアラームおよび操作の履歴のパターンを示している。また、表示画面７Ｂは、解析対象となりアラームおよび操作の履歴のパターンを示している。表示画面７Ａおよび表示画面７Ｂには、それぞれ表示画面７と同様、アラームおよび操作の履歴を示す領域７１〜７３が設けられている。これらのパターン間の「マハラノビス距離」をマハラノビス距離算出手段４３により算出することで、解析対象の評価を行うことができる。この場合、互いに比較される表示画面７Ａおよび表示画面７Ｂを表示画面上に並べて表示するようにしてもよい。
【００４６】
このように、「マハラノビス距離」を算出することで、解析対象となる操作手順が最も適切と思われる操作手順とどの程度類似していたかが判断でき、解析対象となる操作手順がどの程度適切であったかを客観的に評価可能となる。
【００４７】
例えば、「マハラノビス距離」が４未満の場合には、正常データとの類似性が高く、操作が適切で迅速に対応できたと評価できる。また、「マハラノビス距離」が４以上の場合には、正常データとの類似性が低く、対応が遅れたと評価できる。
【００４８】
これにより、プラント運転における異常発生時の対応の様子だけでなく、その際の対応が適切であったか、改善すべき点があるかという判定が可能となる。
【００４９】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、プロセスに関するデータをグラフィカル表示することでデータの解析支援を行うプロセス関連データ表示装置およびプロセス関連データ表示方法に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】一実施形態のデータ表示装置が適用される分散型プラント制御システムの構成を示す図。
【図２】データ解析装置の表示画面例を示す図。
【図３】演算表示手段による解析画面の表示例を示す図。
【図４】解析画面内にイベントバランストレンドを表示する例を示す図。
【図５】イベントバランストレンドの表示例を示す図。
【図６】マハラノビス−タグチメソッドを用いる方法を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
３１    データ蓄積手段
４１    データ選択手段
４２    演算表示手段
４３    マハラノビス距離算出手段
【図１】
0005234321.tif 000002
【図２】
0005234321.tif 000003
【図３】
0005234321.tif 000004
【図４】
0005234321.tif 000005
【図５】
0005234321.tif 000006
【図６】
0005234321.tif 000007